Извержение вулкана: что происходит под землёй и на поверхности

Коротко

• Извержение вулкана — это выход магмы, газов и обломков породы на поверхность Земли через трещину в коре.
• Оно бывает спокойным, с жидкой лавой, или взрывным, когда вязкая магма буквально разрывает жерло.
• Силу взрывных событий сравнивают по шкале VEI от 0 до 8: каждая следующая ступень — примерно в десять раз больший объём тефры.
• Больше всего людей гибнет не от лавы, а от пирокластических потоков, лахаров, цунами и пепла.
• В Украине нет действующих магматических вулканов; есть потухшие конусы в Закарпатье и грязевые «вулканы» вроде Старуня.
• Предсказать день и час сложно, но недели-месяцы беспокойства сейсмологи часто видят заранее.

Эти пункты — каркас. Дальше уже механизм, типы, цифры и типичные ошибки, из-за которых люди оказываются не в том месте в тот момент.

Извержение вулкана — это процесс, когда расплавленная порода из глубины прорывается на поверхность вместе с газами, пеплом и обломками. Под землёй этот расплав называют магмой, как только он вышел — лавой. Именно так: не «огонь с горы», а давление, температура и химия силикатного расплава, которые либо позволяют газам тихо выйти, либо накапливают их до взрыва.

По данным Smithsonian Global Volcanism Program, в любой момент на планете извергается около 40–50 вулканов, а за последние 12 тысяч лет известно более 1200 голоценовых центров. Большинство событий локальные и даже живописные. Несколько за столетие ломают климат, авиацию и целые города. Разница — в составе магмы, количестве воды в системе и в том, есть ли куда газам свободно выходить.

Ниже — как это устроено на самом деле, чем одни извержения отличаются от других и что из этого следует для людей, в частности для нас в Украине, где «свой Везувий» ищут с завидной регулярностью.

Что именно выходит из жерла

Магма рождается в мантии или в нижней коре, когда порода частично плавится. Дальше она поднимается, потому что легче окружающего камня. По дороге в ней растворены водяной пар, углекислый газ, диоксид серы. Пока давление высокое, газы сидят в расплаве, как пузырьки в неоткупоренной бутылке. Стоит магме приблизиться к поверхности — давление падает, газы вскипают.

Если расплав жидкий, базальтовый, пузырьки легко выходят. Лава течёт, фонтанирует, строит щитовые горы вроде гавайских. Если магма вязкая, андезитовая или риолитовая, газы застревают. Давление растёт, пробка в жерле не выдерживает — и тогда уже столб пепла, пемза, пирокластика. Взрывчатость почти всегда про вязкость и летучие компоненты, а не про «злость» горы.

На поверхности мы видим несколько продуктов сразу:

• лаву — расплав, который уже потерял часть газов и течёт по склону;
• тефру — всё, что вылетело в воздух: пепел, лапилли, вулканические бомбы;
• газы — от почти безопасного пара до токсичных облаков SO₂ и CO₂;
• пирокластические потоки — смесь жара, пепла и обломков, несущаяся по долине;
• лахары — грязевые потоки из пепла, воды и обломков, похожие на жидкий бетон.

Лаву снимают для открыток. Остальное часто недооценивают, хотя именно оно забирает жизни. По наблюдениям с туристических форумов и разговоров перед поездками на Сицилию или в Исландию, люди почти всегда спрашивают «а лава до отеля добежит?». До отеля чаще долетает пепел, а в долине ниже кратера — лахар после дождя.

Где на планете это вообще возможно

Большинство вулканов сидит на границах литосферных плит. Тихоокеанское Огненное кольцо держит около 75% действующих вулканов мира и львиную долю сильных землетрясений. Там океаническая плита погружается под континентальную, в мантии появляется вода, порода плавится — и растёт дуга стратовулканов от Анд до Японии и Камчатки.

Есть ещё горячие точки: плюм из глубины мантии прожигает плиту изнутри. Так живут Гавайи, так в прошлом формировались крупные трапповые провинции. Исландия сидит сразу на срединно-океаническом хребте и на плюме, поэтому там извержения относительно частые и часто «удобные» для наблюдения — до тех пор, пока пепел не летит на Европу.

Типы извержений: от фонтана до столба в стратосферу

Вулкан не привязан навечно к одному сценарию. Этна умеет и тихо лить лаву, и стрелять стромболианскими залпами, и время от времени устраивать вулканские взрывы. Классификация ниже — про стиль события, не про «характер» горы.

• Гавайское — жидкая базальтовая лава, фонтаны, реки расплава. Опасность локальная: пожары, перекрытые дороги, уничтоженные дома на пути потока.
• Стромболианское — ритмичные выбросы раскалённых кусков на сотни метров. Стромболи так работает столетиями, его даже называют «маяком Средиземноморья».
• Вулканское — короткие сильные взрывы вязкой пробки, густые облака пепла, бомбы, которые летят километрами.
• Пелейское — рост лавового купола и внезапный коллапс с палящим облаком вдоль склона. Именно так в 1902 году погиб Сен-Пьер на Мартинике.
• Плинианское — высокий устойчивый столб пепла в стратосферу. Название от Плиния Младшего, который описал Везувий 79 года.
• Суртсейское — магма встречается с водой: морем, озером, ледником. Взрывы особенно «грязные», пепел мелкий, для самолётов яд.

Порядок примерно от самого спокойного до самого жёсткого. Но небольшое суртсейское извержение под ледником может навредить авиации сильнее, чем эффектный гавайский фонтан высотой в десятки метров. Масштаб ущерба редко совпадает с красотой кадра.

Отдельно стоит щитовой вулкан против стратовулкана. Первый — пологий, с жидкой лавой, как Килауэа или Мауна-Лоа. Второй — крутой слоёный пирог из лавы и пепла: Фудзи, Везувий, Мерапи, Попокатепетль. Шлаковые конусы проще: одно жерло, куча шлака, иногда рождаются за месяцы. Парикутин в Мексике в 1943-м вырос прямо на кукурузном поле — редкий случай, когда люди увидели рождение вулкана с нуля.

Шкала VEI: насколько «большое» извержение

В 1982 году Кристофер Ньюхолл и Стивен Селф предложили индекс вулканической взрывности — VEI. Он собирает воедино объём тефры, высоту столба и характер взрыва. Шкала логарифмическая: от VEI 2 и выше каждый шаг — примерно в десять раз больший объём выброшенного материала. Лавовые потоки в этот индекс почти не входят, поэтому спокойное, но очень объёмное излияние базальта может иметь скромный VEI.

VEI 8 в письменной истории человечества не было. Последние такие события — геологическое прошлое: кальдеры Тоба, Таупо, Йеллоустоун. Последнее крупное извержение Йеллоустоуна датируют примерно 640 тысячами лет назад. Это не «вулкан, который вот-вот проснётся по расписанию», хотя заголовки иногда рисуют именно такую картину.

Важный нюанс, который любят пропускать. Объём тефры для старых событий оценивают по толщине отложений, для современных — ещё и по наблюдениям. Поэтому VEI исторического извержения иногда «плавает» на единицу. Для сравнения порядка величин шкала всё равно работает лучше, чем слова «сильное» и «ужасное».

Чем оно убивает: не лава, а то, что рядом

Лава зрелищная и относительно медленная. От неё убегают пешком, иногда даже на велосипеде. Другие продукты так не работают.

1. Пирокластический поток. Смесь газа, пепла и обломков с температурой сотен градусов. По оценкам USGS, такие потоки обычно движутся быстрее 80 км/ч и сносят почти всё на пути. 8 мая 1902 года пелейское облако уничтожило Сен-Пьер за считанные минуты: погибло около 29 тысяч человек. Это самое смертоносное извержение XX века.
2. Лахар. Пепел смешивается с дождём, талым льдом или рекой. Получается густой поток, который идёт долинами далеко от кратера. 13 ноября 1985 года сравнительно скромное извержение Невадо-дель-Руис сняло ледник и похоронило город Армеро в Колумбии. Погибло свыше 23 тысяч человек. Вулкан был далеко. Лахар — нет.
3. Пепел. Мелкое вулканическое стекло. Он обрушивает крыши, портит воду, уничтожает посевы, забивает двигатели самолётов. Дышать им вредно. На расстоянии сотен километров он уже не «пыль», а логистическая катастрофа.
4. Цунами. Когда кальдера обваливается в море или пирокластика сползает в воду. Кракатау 1883 года убил в основном волной, не жаром.
5. Газы. CO₂ накапливается в низинах, SO₂ раздражает лёгкие и даёт кислотные дожди. Озёра в кратерах иногда держат растворённый газ годами и внезапно «взрываются» без классического фонтана лавы.

Именно поэтому зона отчуждения рисуется не кругом вокруг вершины, а языками по долинам. Стоять «с подветренной стороны, но в русле» — плохая идея. На практике, когда разбираю карты опасностей перед поездкой, сначала смотрю не на красивый конус, а на реки, стекающие с ледника. Там прячется лахар.

На фото Маайона 1984 года как раз видно, как серые языки текут по склону, пока столб ещё стоит в небе. Тогда филиппинские вулканологи эвакуировали десятки тысяч людей — и обошлось без жертв. Контраст с Армеро того же десятилетия жёсткий: наука уже умела предупреждать, вопрос был в том, эвакуирует ли кто-то город в долине.

Извержения, которые стоит знать не из кино

Везувий 79 года оставил нам Помпеи и Геркуланум, плюс письмо Плиния — первое детальное описание плинианского столба. Люди гибли и под пемзопадом, и под последующими волнами пирокластики на следующее утро. Это классика школьных учебников, и она до сих пор работает как урок: «относительно тихий» конус у плодородного побережья может проснуться за часы.

Тамбора — крупнейшее извержение письменной истории. Апрель 1815-го, остров Сумбава. Вершина осела в кальдеру, пепел накрыл регион, а 1816-й вошёл в европейские хроники как год без лета: холодное лето, неурожаи, голод. Прямо от взрыва и цунами погибли около 10 тысяч человек; от голода и болезней после — ещё десятки тысяч. Оценки расходятся, потому что тогдашний учёт был отрывочным, но порядок величины понятен.

Пинатубо 15 июня 1991-го — другая история, уже с мониторингом. Столб ушёл в стратосферу, диоксида серы выбросило не менее 17 миллионов тонн. Аэрозоли отразили часть солнечного света, средняя глобальная температура следующего года просела примерно на полградуса. И при этом жертв были сотни, не десятки тысяч: людей успели вывести. Тайфун, совпавший с кульминацией, намочил пепел и обвалил крыши — напоминание, что катастрофа любит складываться из двух слоёв.

Январь 2022-го, подводный Хунга-Тонга: столб рекордной высоты, ударная волна обогнула планету, цунами пошло по Тихому океану. Серы вышло относительно мало, зато водяного пара в стратосферу — аномально много. Климатический эффект оказался скромнее и сложнее, чем ждали после первых заголовков. Большое не всегда равно «год без лета».

Есть ли вулканы в Украине

Коротко: действующего магматического вулкана нет. Карпаты — складчатые горы, не огненный пояс. То, что у нас называют вулканическим, относится либо к прошлому, либо к совсем другой физике.

• Выгорлат-Гутинский хребет в Закарпатье — остатки неогенового вулканизма. Высшая точка — Бужора, 1081 м. Андезиты, базальты, туфы. Это потухшие конусы и кальдеры возрастом в миллионы лет, не «спящие» в бытовом смысле.
• Старуня в Ивано-Франковской области — грязевой вулкан, геологический памятник. Пологий глинистый конус диаметром около 20 м и высотой до полутора метров, жерло около 30 см. Время от времени выходит глина, рассол, пузырьки газа. Активность заметно оживилась после землетрясения в Вранча 1977 года.
• Керченский полуостров — десятки грязевых вулканов. Это тоже не магма, а пластичные глины и углеводородные газы под давлением.

Грязевой вулкан и магматический похожи лишь формой конуса. Температуры другие, продукты другие, риск другой. Замечал, как в разговорах Старуню называют «украинским Везувием» — звучит бодро, но метафора кривая. Максимум, что вы увидите, — пятно без растительности, запах и редкий плевок грязи. Для геолога интересно, для эвакуации — нет.

Ближайшие настоящие действующие вулканы к Украине — итальянские Этна, Стромболи, Везувий, дальше Санторини, исландские системы. Пепел исландского извержения 2010-го до нас непосредственно «не насыпал мешками», но европейское небо тогда встало. Вот этот канал влияния для украинца реальнее, чем конус в Хусте.

Как это пытаются предсказать

Вулкан редко взрывается «из ничего». Магма, поднимаясь, ломает породу — появляются рои землетрясений. Склоны раздуваются на сантиметры, это ловят GPS и радарные спутники. Меняется состав газов: растёт SO₂, иногда скачет CO₂. Тепловые камеры видят новые пятна. Ни один датчик сам по себе не даёт даты «извержение в четверг». Вместе они дают состояние: покой, беспокойство, эвакуация.

Пинатубо именно поэтому стал образцом: сейсмологи увидели тренд и убедили власти вывести людей. Сент-Хеленс 1980-го тоже предупреждал месяцами: гора «распухла», ограничили доступ. Погибли те, кто остался в зоне из любопытства, работы или упрямства, плюс люди за границей ожидаемого бокового взрыва. Предвестники работают. Карта опасности иногда отстаёт от реального сценария.

Следить за текущей картиной можно через еженедельные сводки Global Volcanism Program — это совместная работа Смитсоновского института и вулканической программы USGS. Там нет сенсаций «Земля взорвётся», есть сухой список: какой конус дымит, какой подняли до уровня тревоги, куда не стоит ехать.

Типичные ошибки, которые дорого стоят

• Смотреть на лаву и игнорировать долину под ледником.
• Считать, что «раз уже неделю тихо — можно вернуться в дом».
• Снимать извержение с наветренного склона «чуть ближе».
• Путать туристический конус, который «всегда дымит», с безопасным местом. Стромболи красивый и регулярно ранит невнимательных.
• После пеплопада мыть крышу водой изнутри дома, не подумав о весе мокрого слоя.

Отдельный жанр — видео с дрона над активным кратером. Красиво. И бессмысленно, если ветер изменится. Пепел для турбины дрона тот же, что для самолёта, только дешевле урок.

Климат, самолёты и то, что остаётся после

Короткие взрывы почти не затрагивают климат. Чтобы охладить планету, сера должна сесть в стратосферу и прожить там месяцы и годы в виде сульфатных аэрозолей. Пинатубо это сделал. Тамбора — ещё сильнее. Большинство VEI 3–4 остаются региональной историей: испорченные виноградники, кашель, серый снег.

Авиация боится мелкого стекла в пепле. Оно плавится в камере сгорания, садится на лопатки, двигатель теряет тягу. После 2010-го правила полётов в зонах пепла переписали: не «закрыть полконтинента на всякий случай», а моделировать концентрацию. Для пассажира из Киева это означает более простую вещь — рейс могут отменить из-за исландского или сицилийского эпизода, даже если дома небо голубое.

После извержения ландшафт не «умирает навсегда». Пепел даёт плодородные почвы. На склонах Везувия и Этны столетиями сажают виноград именно поэтому. Это не аргумент жить в лахаровой долине. Это объяснение, почему люди снова селятся под конусом: земля богатая, вид красивый, память короткая.

Если вы оказались рядом с живым вулканом

Первое правило скучное и спасает: слушать местную службу мониторинга, а не чат туристов. Если объявили эвакуацию — едете. Не «ещё ночь переждём, потому что уже оплачен отель».

1. Заранее знать, в каком направлении долины и куда дует ветер. Пепел летит по ветру, лахар — по рельефу.
2. Не стоять в руслах даже «на расстоянии», если выше по склону ледник или свежий пепел.
3. Закрыть окна, выключить вентиляцию, носить плотную маску, если пепел уже падает. Обычный тканевый платок помогает слабо.
4. Не ехать автомобилем, пока слой пепла мокрый и скользкий, и не включать дворники «на сухую» — сотрёте лобовое.
5. Не приближаться к берегу, если вулкан островной и есть предупреждение о волне.

Для полёта: проверить NOTAM и сообщения о вулканическом пепле, если маршрут над Исландией, Японией, Индонезией, Камчаткой, Андами. Для похода: официальные тропы Этны или Стромболи закрывают не от жадности гидов. Закрыли — значит, есть причина.

В Украине паниковать нечего. Не ищите извержение в Карпатах и не путайте грязевой плевок с магмой. Если тема зацепила — смотрите еженедельные сводки по действующим конусам мира, и если собираетесь в регион Огненного кольца или в Средиземноморье, заложите в маршрут полдня на проверку ограничений. Гора подождёт. Пирокластический поток — нет.