Великие катастрофы в истории Земли

Обратимся к вулканическим извержениям. Опыт, накопленный вулканологами всего мира, свидетельствует, что вулканическое извержение — событие относительно локальное, связанное с пробуждением какого-либо одного вулканического аппарата. Наиболее катастрофичны вулканические извержения двух типов: катмайского и вулканского (плинианского). Название первого типа родилось после извержения вулкана Катмай на Аляске в 1912 г. Мощный вулканический взрыв разрушил конус вулкана, потоки раскаленного пеплового материала исторгнулись из недр. На площади в сотни тысяч квадратных километров отложился слой пепла. Близки к этому типу извержения Безымянного (1956) и вулкана Бандай (1888). Близок к катмайскому и пелейский тип извержения — направленный взрыв без разрушения вулканической постройки, сопровождающийся мгновенным извержением раскаленных газов. Этот тип выделен специалистами после извержения вулкана Мон-Пеле в 1903 г. на острове Мартиника.

Второй тип катастрофических извержений — хорошо известные пароксизмы Везувия, а также извержения Ключевского вулкана на Камчатке, Тамбора и Кракатау. К этому же типу принадлежит и извержение Санторина в XIV в. до н. э. Все извержения данного типа сопровождаются сильными пароксизмальными взрывами, происходящими обычно после периода продолжительного покоя.

Основными видами энергии действующего вулкана являются: 1) потенциальная энергия, учитываемая по изменению уровня лавы в процессе извержения; 2) кинетическая энергия, зависящая от скорости выбрасываемых продуктов и их массы; 3) тепловая энергия, включающая то тепло, которое содержится в лаве, газах и твердых частицах; 4) сейсмическая энергия и энергия воздушных масс, определяемая величиной смещения почвы (магнитудой) и изменением давления воздуха.

Общее количество энергии, необходимое для распыления 1 км³ в пепел с размером частиц в сотые доли миллиметра (по Е.К. Мархинину), равно приблизительно 1,85·10¹⁵ Дж. Общее же количество тепловой энергии, заключенной в 1 км³ лавы перед извержением, равно 3,5·10¹⁸ Дж. Термальная энергия вулкана оказывается в 1000 раз больше энергии пеплообразования.

О масштабе выделившейся энергии во время единичного катастрофическою извержения можно судить по двум взрывным извержениям: Безымянного 30 марта 1956 г. и Шивелуча 12 ноября (табл. 4, по Горшкову).

Таблица 4

Для характеристики силы извержения П. Хейдервари предложил вычислять новую величину — магнитуду извержения, которая пропорциональна выделившейся энергии. Энергию вулканического извержения, по мнению П. Хейдервари, целесообразно определять атомно-бомбовым эквивалентом, т. е. числом атомных бомб, могущих дать соответствующую энергию при взрыве. Энергия одной атомной бомбы принята 8,4·10¹⁴ Дж. Оказалось, что взрыв Безымянного эквивалентен 4, Кракатау — 20 000, а Тамбора 200 000 атомных бомб.

На табл. 5 сопоставлены данные об объемах выброшенного материала, размерах кальдеры, площади разрушения и энергии взрыва наиболее крупных из известных за историческое время вулканических катастроф. Нетрудно видеть, что вулканические катастрофы типа Кракатау, Тамбора принадлежат к числу максимальных по объему выброшенного материала, площади пеплопада, энергии взрыва.

Таблица 5

По силе разрушительного эффекта извержение Санторина может быть сопоставлено лишь с извержением вулкана Тамбора, а последнее — самое опустошительное, самое сильное извержение за последнее тысячелетие.

Сравним энергию землетрясения и вулканического взрыва. Энергия самого сильного из известных землетрясений достигает 10¹⁸ Дж. Это в сотни раз больше энергии взрыва Безымянного, но примерно соответствует силе взрыва вулкана Катмай. Энергия взрыва Кракатау в десятки, а Тамбора и Санторина в сотни раз больше энергии самого сильного землетрясения. По П. Хейдервари, энергия взрыва последних была минимум 10²⁰ Дж, что, по-видимому, составляет предел силы геологических пароксизмов на нашей планете. Размер их лимитирует прочность горных пород. Больших напряжений земная кора не выдерживает — землетрясение или вулканический взрыв снимает их.

По выделившейся энергии землетрясения и вулканические взрывы можно сравнить с явлениями, вызванными падением космических тел — метеоритов и комет. Так, энергию удара Тунгусского метеорита оценивают в 1016 Дж, Аризонского метеорита — 10¹⁴ Дж. Наконец, энергия взрыва, образовавшего самый крупный из достоверно установленных кратеров — Попигайский, приблизительно равна 10²³—10²⁴ Дж. Таким образом, максимальная из известных метеоритная катастрофа в 1000 раз сильнее самого мощного вулканического взрыва. На рис. 28 показана примерная повторяемость разрушительных землетрясений, вулканических катастроф и падений метеоритов.

Рис. 28. Частота повторяемости различных природных катастроф

В логарифмической шкале по горизонтальной оси отложено время, по вертикальной — выделившаяся энергия