Кандидат физико-математических наук Владимир АЛЕКСЕЕВ, Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН (город Троицк, Московская область), кандидат физико-математических наук Нина АЛЕКСЕЕВА, ГНЦ "Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований"

Многие вулканы на Земле, долгое время не проявляя себя, вдруг "просыпались", что часто приводило к катастрофическим последствиям для людей и природы в целом. Так, в 79 г. н. э. взорвался Везувий близ Неаполя (юг Италии); тогда пепел был отмечен даже у крымских берегов Черного моря (затем в 1944 г. там же случилось сильное землетрясение). В 1883 г. схожая трагедия произошла на Кракатау между островами Ява и Суматра в Индонезии (позже здесь же - в 1927 - 1929 и в 1950 - 1952 гг.), в 1906 г. - в Калифорнии (США), в 1948 г. - в Ашхабаде (Туркмения), в 1982 г. - в Эль-Чичен (Мексика) и др. Словом, не случайно в геофизике сформировался самостоятельный раздел - сейсмология, выясняющая причины землетрясений, их связь с тектоническими процессами. Для прогнозирования таких событий в разных частях мира созданы специализированные станции, где регистрируют колебания поверхности планеты, проводят первичную обработку полученных записей.

стр. 46

Нам предстояло изучать развитие структуры коры Земли и ее изменения под влиянием движений и деформации в районе самой высокой вершины Большого Кавказа - Эльбруса (5642 м) - до, во время и после солнечного затмения 29 марта 2006 г. И вот 31 марта на склоне Восточной вершины горы - Чегет - при ясной погоде мы увидели мощный фумарольный выброс*. Это было неожиданно - ведь подобные явления характерны для вулканов, готовящихся к действу. Эльбрус же "не грешил" ничем подобным 1000 или даже 2000 лет. Но в монографии "Новейший современный вулканизм на территории России" (М: Наука, 2005), изданной под редакцией академика Николая Лаверова, была провидчески отмечена опасность извержения и этой горы. Вот почему мы остро отреагировали на сложившуюся ситуацию, предложив реальные меры комплексных исследований.

Следует отметить, нужный опыт работы мы накопили, ибо с 1981 по 1991 г. наблюдали за фумаролами Авачинского вулкана на Камчатке, который, как известно, бурно отреагировал в январе 1991 г. Что удалось выяснить тогда?

Прежде всего надо эффективнее изучать динамику современной активности горы, наблюдая за состоянием выбрасываемых аэрозолей. Во-вторых, почти 98% массы последних осаждается в снег, даже если часть ее сначала накапливается в атмосфере, то постепенно она выпадает на склоны, т.е. опять же на снег. В-третьих, мы отдельно исследовали элементный состав взвесей гидротермальных и поверхностных вод Камчатки (и не только Авачи). Как оказалось, потоки аэрозолей от фумарол, обогащенные серой, кадмием, никелем, магнием, быстро рассеиваются и осаждаются на субмикронных аэрозолях (геохимических барьерах). Поэтому изучать их с самолета не эффективно: подлетать к ним близко машина не может, а там, где это реально, аэрозольные потоки уже сильно разбавлены, т.е. неинформативны. Иное дело пробы снега - они доступны практически при большой крутизне склона и на выступах горы.

Для доказательства отметим: на Авачинском вулкане последний перед извержением снегопад прошел 11 января 1991 г. и затем два дня концентрация анализируемых нами элементов (S, Cd, Ni, Mn) росла крайне незначительно, краткосрочным предвестником их нельзя считать. Все начало меняться через 2 дня, а успокоилось через 14. Тогда поверхность горы затянул пепел (подчеркнем: ни сейсмические методы, ни с помощью телеметрической сети о грядущих событиях ничего не предвещали). И вот наши данные на 13 января: S - 0,2, Cd - 0,0003, Ni - 0,009, Mn - 0,002; затем на момент извержения: S - 4,2, Cd - 0,003, Ni - 0,16, Mn - 0,022 и, наконец, после всего: S - 0,2, Cd - 0,0005, Ni - 0,01, Mn - 0,006. Правда, впечатляющая картина?

Теперь вернемся к фумаролам. За месяц до начала извержения на Авачи мы наблюдали очень большой, статистически значимый их выброс. Похоже, тектонические аэрозоли начали выжимать их собственную фазу из всех трещин, но общего напряжения не хватило, и попытка была отложена, хотя процесс разрушения вулканической пробки уже пошел - происходило дробление крупных кусков пород, однако пока они оставались на месте. Зато мелкие выносились потоком

* Фумаролы - отверстия и трещины, по которым из недр Земли поднимаются струи горячих вулканических газов, а также пары воды, перешедшие в жидкое состояние (термы) (прим. авт.).

стр. 47

газов вверх, в атмосферу, накапливались на снегу. Это было сигналом скорой катастрофы, а специалисты его не заметили. И хорошо, что в январе 1991 г. извержение здесь было относительно слабым - ведь вблизи него расположен крупный город Петропавловск-Камчатский.

Итак, фумаролы, даже незначительные, - индикатор активности любого вулкана, в том числе и на Эльбрусе. Ради этого необходимо организовать там непрерывные наблюдения по единой программе. Речь идет, в частности, о штольне Института ядерных исследований РАН, в которой в 20 км от этой горы размещен лазерный интерферометр Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга, фиксирующий деформацию земной поверхности и землетрясения.

На склоне самого Эльбруса Институт астрономии РАН организовал обсерваторию, позволяющую измерять прозрачность воздуха, наблюдать интенсивность потока аэрозолей. Метеорологи на упомянутой горе Чегет и на леднике Терскол (на юго-востоке Эльбруса) будут определять количество осадков и направления ветров; собранные ими образцы (в том числе снега) станут поступать в РНЦ "Курчатовский институт" (Москва). Составлять карты фумарольных полей поможет лидар, созданный в Институте общей физики им. А. М. Прохорова РАН в 2000 г., он же послужит для определения структуры потока тектонических аэрозолей. А в штольне Института ядерных исследований РАН станут изучать процесс образования жидких аэрозолей при обычных подповерхностных условиях вблизи выхода минеральных вод по их динамике по фумарольным выбросам. С помощью георадаров нового поколения, разработанных в ИЗМИРАНе, специалисты будут просвечивать горные породы и льды до глубины 100 м, а путем водородной съемки (промер водорода вдоль маршрута) ГНЦ "Троицкий институт инновационных и термоядерных технологий" установит расположение разломов зон на склонах Эльбруса.

Как видите, выполнение этих работ - реальность сегодняшнего дня. В июне 2007 г. мы провели первую экспедицию по данной программе. Были отобраны пробы снега и исследован его микроэлементный состав от Западной вершины горы до так называемого приюта 11 (его высота 4000 м). Ниже последнего в леднике пробурена скважина глубиной 4 м, отобраны пробы льда за 2006 - 2007 гг. Лидаром, установленным на приюте Гора-Баши (3800 м), просканированы склоны, и там, где год назад был зафиксирован фумарольный выброс, отмечена повышенная оптическая плотность аэрозолей. А георадар, с помощью которого исследовали внутреннее строение ледника, отметил горизонтальные неоднородности, потенциально свидетельствующие о вулканической активности.

В заключение подчеркнем: фумарольные поля, в том числе Эльбруса, где выходят струи газов высокой температуры, представляют собой угрозу, так как могут растопить ледники, вызвать оползни и сход селевых потоков. Обо всем этом специалисты должны знать, чтобы предотвратить опасность для населения и туристов, а также гидроэлектростанции Баксанской долины, да и не стоит забывать, что это один из основных районов альпинизма на Северном Кавказе. Впрочем, на Большом Кавказе есть и другие вулканы, которые традиционно считаются неактивными. Так ли это?

Publisher:

Permanent link for scientific papers (for citations):

Comments: