Мероприятия по защите и уменьшению последствий вулканических извержений. 2

Содержание

Введение……………………………………………………………………….…3

1. Общая характеристика вулканических  извержений как источника чрезвычайных ситуаций природного характера………………………………4

2. Географические особенности распространения………………………….....10

3. Мероприятия по защите и уменьшению последствий вулканических извержений……………………………………………………………………....11

Заключение……………………………………………………………………...14

Список литературы……………………………………………………………..15

           Введениеизвержен

ие вулкан

Грандиозность вулканических явлений и вызываемые ими разрушения с древних времен привлекали внимание людей и вызывали у них страх. Почти у всех народов  встречаются легенды о горах, извергающих огонь. Здесь воочию выступают вырвавшиеся из недр Земли  «силы ада»: раскаленная лава, горячие  пеплопады, палящие тучи, грязевые потоки.

Убытки  и жертвы от извержений бывают весьма велики. Но вулканический пепел и  разрушающиеся лавы делают почвы  весьма плодородными. Люди давно это  знали и с незапамятных времен селились близ вулканов, считавшихся  потухшими. В большинстве своем именно потухшие вулканы становились источником наиболее крупных вулканических пароксизмов. В нашей стране огромное множество вулканов располагается на Камчатке. В прошлом здесь вулканические катастрофы были очень часты и разрушительны. Будут они, без сомнения, происходить и в будущем. Таким образом, исследование вулканических извержений является остро актуальным, ведь для успешной борьбы с последствиями природных катастроф нужно вплотную заняться изучением внутренних закономерностей этих грозных природных явлений.

Извержениям вулканов посвящена значительная литература, как популярная, так и специальная, научная.

Целью настоящей  работы является изучение вулканических  извержений как чрезвычайных ситуаций природного характера. Названная цель определила следующие задачи работы:

1. изучить общую характеристику вулканических извержений как источника чрезвычайных ситуаций природного характера;
2. исследовать возможности и методы прогнозирования вулканических извержений;
3. анализ мероприятий по защите населения и уменьшению негативных последствий извержения вулкана.

1.Общая характеристика  вулканических извержений как  источника чрезвычайных ситуаций  природного характера

Под природной  катастрофой мы обычно понимаем какое-то неожиданное, страшное по своим последствиям для человека нарушение нормального хода природных явлений. Но такое «обычное» понимание неверно хотя бы потому, что способствует формированию неправильного, фаталистического отношения к катастрофам. Если это срыв нормального хода природных процессов, срыв неожиданный и неотвратимый, то нет смысла что-то предпринимать заранее: приготовимся сегодня здесь, а ударит послезавтра совсем в другом месте... Но внимательное изучение различных природных явлений показывает, что «нормальный геофизический процесс включает в себя различного рода быстрые вариации, отклонения, срывы»[1].

Рассмотрим  механизм возникновения вулканического извержения. Планета Земля состоит  из следующих основных частей (считая от центра): твердого внутреннего ядра; жидкого основного ядра; твердой  слабопластичной мантии (в ней  выделяют более пассивную нижнюю мантию, менее однородную и более  активную верхнюю мантию и переходный к литосфере разогретый и размягченный слой — астеносферу), твердой литосферы (верхний ее слой толщиной 5-15 км под океанами и 25-70 км на континентах называется земной корой); прерывистой жидкой гидросферы (океаны, моря, озера, реки; к гидросфере обычно относят плавающий лед и ледниковый и снежный покров); газовой атмосферы (состоящей из тропосферы и стратосферы); наконец, магнитосферы, состоящей в основном из заряженных частиц в сильноразреженном состоянии. Далее идет космическое пространство[2].

Во всех оболочках Земли идут процессы, так  или иначе влияющие на тонкий пограничный  слой между земной корой, гидросферой  и тропосферой, в котором развиваются  жизнь и техническая деятельность человечества. Правда, не все эти  процессы уже открыты и изучены.

Внутреннее  ядро считается стабильным, процессы в нем неизвестны. Правда, существуют предположения, что внутреннее ядро с веками может менять свое положение, слегка «болтаясь» в жидком основном ядре, и это вызывает различные медленные возмущения природных процессов в Земле[2].

Основное  ядро не пропускает поперечные сейсмические волны, зато его электропроводность высока. В проводящей жидкой среде основного ядра циркулируют круговые электрические токи. Эти кольцевые токи создают внешнее магнитное поле Земли.

Ядро  Земли не обладает сверхпроводимостью, поэтому существует какой-то механизм, поддерживающий круговую циркуляцию токов. Работа этого механизма самовозбуждения («земное динамо») еще не вполне ясна, но известно, что время от времени  он портится, система токов распадается, дробясь на отдельные части, пока не устанавливается вновь в противоположном  направлении. В эти периоды земное магнитное поле ослабевает в несколько  раз, магнитные полюса спиралями  «гуляют» по Земле, пока наконец снова  не успокаиваются, поменявшись местами. Этот процесс геомагнитной инверсии длится тысячи лет. «Слабеющее магнитное  поле не может в это время служить  броней от космического излучения, потоки заряженных частиц солнечного и космического происхождения устремляются к поверхности  Земли, при этом сильно меняются условия  прохождения радиоволн, а все  живое испытывает сильное радиационное воздействие»[3]. В исторический период такие катастрофы не происходили, и пока нет указаний на возможность геомагнитной инверсии в близком будущем.

Активные  процессы идут на границе ядра и  нижней мантии, однако они имеют значение лишь для процесса развития Земли в целом. Процессы на этой границе и в самой нижней мантии, которые порождали бы природные катастрофы, нам не известны.

В верхней  мантии происходит медленное, но активное перемещение твердого, пластичного вещества. Скорость этих процессов несколько сантиметров в год. Даже этого достаточно для сильного воздействия мантии на вышележащие слои. В самой мантии на глубинах от 70—90 до 600—650 км в отдельных местах Земли неоднородности и механические напряжения настолько велики, что там возникают очаги глубоких землетрясений, иногда очень мощных. Те из них, которые лежат на глубине от 300 до 70 км, иногда приводят к тяжелым последствиям на поверхности Земли, т.е. вызывают стихийные бедствия[4].

Астеносфера сильно разогрета за счет выделения больших количеств тепла от радиоактивного распада неустойчивых изотопов, рассеянных в ее толще. Местами температура в астеносфере почти достигает точки плавления и при небольших снижениях давления породы плавятся, образуя глубинные магматические очаги — источник вулканических извержений. Находящаяся под большим давлением магма по трещинам просачивается наверх, образуя вторичные магматические резервуары на глубине нескольких километров.

Извержение  вулкана связано с поднимающимися с больших глубин расплавленными лавами. Возникновение таких расплавов вызвано переходом твердых горных пород в жидкое состояние, а это значит — увеличение их объема на 5-10%. Изменение объема вследствие развивающегося в жидком расплаве гидростатического давления вызывает подъем вверх этого расплава. Проникновение расплава на дневную поверхность зависит от прочности и монолитности земной коры. Если последняя расчленена разломами, то происходят относительно спокойные извержения, иногда сопровождающиеся ее фонтанированием (извержения гавайского типа).

Но расплав  может оказаться в обстановке, затрудняющей его подъем на земную поверхность. В этом случае расплав  затвердевает на глубине, образуя крупный  гранитный массив, или вызывает проплавление расположенных над ним горных пород.

По мнению Дж. Форхугена, определяющим является количество газов в лаве[5]. При высоком давлении вода и газы находятся в магме в растворенном состоянии. Когда с приближением к земной поверхности давление начинает падать, вода переходит в газообразное состояние. Богатая газами лава как бы «вскипает» от накапливающихся в ней пузырьков (как газированная вода в бутылке). Когда газовых пузырьков становится много, они соединяются друг с другом и лава оказывается раздробленной на мельчайшие частицы. Начавшаяся кристаллизация лавы увеличивает давление паров воды. Возрастание давления паров в такой газовой камере приводит в конечном счете к взрыву, разрушающему закрывающие ее сверху пласты горных пород. Скопившаяся в недрах газовая эмульсия еще жидкой лавы выбрасывается в атмосферу, мельчайшие пузырьки тотчас застывают и в виде вулканического пепла разносятся по воздуху, а затем падают обратно на землю.

Начальное давление взрыва может достигать 1500-3000 атмосфер (извержение вулкана Безымянного)[6]. Такое огромное давление создается, вероятно, в результате цепных реакций, развивающихся в газовой фазе. При этих реакциях происходит выделение тепла, и, таким образом, извержение приобретает характер теплового взрыва. После взрыва обычно наступает обрушение кровли подземной полости, откуда была выброшена эмульсия магмы. Возникшая воронкообразная впадина с изрезанными краями стала именоваться кальдерой (в переводе с португальского — котел). Впервые этот термин применительно к вулканам употребил 150 лет назад известный немецкий ученый-геолог Л. фон Бух. Он так назвал огромный вулканический кратер на острове Пальме Канарского архипелага. С тех пор кальдерами стали именовать и все крупные отрицательные формы вулканического рельефа.

X. Вильяме разделяет кальдеры на четыре главные группы: 1) взрывные; 2) образующиеся вследствие обрушения; 3) смещенные от взрыва и обрушения; 4) эрозионные. Наиболее распространена вторая группа, куда относятся кальдеры вулканов Кракатау, Катмай, Килауэа[7].

Эксплозивная (взрывная) кальдера образуется в результате взрыва. Примером может служить возникновение в 1888 г. кальдеры вулкана Бандая в Японии. После тысячелетнего перерыва в течение минуты произошло до 20 взрывов. Было выброшено более 1 км³ породы. Вершина и значительная часть северного склона вулкана были разрушены, возникла подковообразная впадина площадью 3,5 км². Внутри образовавшегося амфитеатра обнаружилось испускающее пары жерло вулкана в виде трещины, через которую поступал раскаленный материал.

Тот факт, что взрывные извержения Кракатау или  Санторина неоднократно происходили  на одном и том же месте (в пределах одной кальдеры), свидетельствует, что  под таким вулканом длительное время  работает один и тот же подводящий канал. В его верхней части, по-видимому, на сравнительно небольшой глубине (1-2 км) происходила концентрация газовых пузырьков. В конечном счете общее накопление внутренних напряжений в расплаве и в его газовой фазе приводит к взрыву, тем более сильному, чем большие напряжения накопились за период относительного покоя.

В лавах, газах, водах термальных вулканических  источников содержится много различных  химических веществ: сера, бром, бор, литий, йод, борная кислота, металлы и их соли, радиоактивные вещества и редкоземельные элементы. В отложениях древних вулканов находят руды металлов — золота, серебра, ртути, олова, меди.

Но еще  большую беду, причем в глобальном масштабе, может нанести почти  не изученное грозное явление  природы, тоже связанное с вулканической  деятельностью планеты. Это описал известный французский вулканолог Г. Тазиев, посетивший многие вулканы  мира и в течение ряда лет занимающийся изучением вулканической деятельности на земном шаре: «Всеми силами я стараюсь пробудить у читателей страх  перед потухшими вулканами. Однако есть еще более грозное явление: ингимбритовые потоки. Только одно-единственное и относительно умеренное излияние ингимбригов зафиксировано в нашем летоисчислении, но и оно распространилось на 30 км при ширине 5 км и 200-метровой толщине ингимбритового слоя...»[8].

Тазиев  имеет в виду взрыв и извержение вулкана Катмай на Аляске в 1912 г. Но в истории Земли были катаклизмы значительно более грандиозные, чем этот. Мощные толщи ингимбритов обнаружены в Японии, Индонезии, США, Италии, в странах Центральной и Южной Америки, причем в первых двух из перечисленных выше стран эти отложения являются более молодыми.

Исследования  районов, где бушевали потоки ингимбритов, заставляют вулканологов предполагать, что процесс извержения лав происходит под колоссальным внутренним давлением  земных недр. Магма буквально выплескивалась из внезапно образовавшихся трещин и  отверстий в земной коре, причем огненные потоки расплавленных пород  с большой скоростью распространялись вокруг, покрывая обширные участки  земной поверхности мощными покровами  лавы. От них практически спастись было невозможно.

Г. Тазиев отмечает, что при современном  росте населения и скученности  его в отдельных областях катастрофы могут принимать глобальный характер... Потоки ингимбритов потенциально угрожают всему живущему на Земле. «Подобно гигантской мине, — пишет ученый, — скрытой  в недрах Земли, ингимбриты угрожают обширным областям нашей планеты, в  том числе и районам, считающимся  застрахованными от опасности вулканических  извержений...»[8].

Вулканы не только разрушители, но и созидатели. На поверхности Земли ими созданы  многие горы, плато, равнины, острова. С  течением времени на поверхности  лавовых покровов образуется слой почвы, обладающей большой плодородностью. Поэтому в таких районах издавна  селились люди, несмотря на то, что соседство  с грозными вулканами часто ничего доброго не предвещало. Созидательная  работа происходит и в недрах земли. Магма, не найдя выхода на земную поверхность, заполняет пустоты и трещины  и, остывая, образует глубинные, или интрузивные горные породы (граниты, сиениты, диориты, габбро). Камень туф - дар вулканов, масса, выброшенная из земных недр и спрессованная самой природой. Туф — прекрасный строительный материал: прочен, легок, декоративен, легко обрабатывается, хорошо защищает жителей от жары и сырости. Но главное качество — то, что он дешев и его так много, что можно построить тысячи больших городов[9].

2. Географические особенности распространения

Современные вулканы сосредоточены на Земле  вдоль определенных зон (поясов), характеризующихся  высокой тектонической подвижностью. «В этих поясах обычно происходят разрушительные землетрясения; тепловой поток из недр Земли здесь в несколько раз  выше, чем в спокойных областях»[10].

Наиболее  крупным на нашей планете является Тихоокеанское огненное кольцо, где находится 526 вулканов. Из них 328 извергалось в историческое время. На российской территории в Тихоокеанское огненное кольцо входят вулканы Курильских островов (140) и полуострова Камчатки (28). Наиболее активными по частоте и силе извержения являются вулканы Ключевской, Нарымский, Шивелуч, Безымянный, Ксудач.

Второй  крупный вулканический пояс протягивается через Средиземноморье, Иранское плоскогорье к Зондскому архипелагу. В его пределах находятся такие вулканы, как Везувий (Италия), Этна (полуостров Сицилия), Санторин (Эгейское море). В этот пояс попадают и вулканы Кавказа и Закавказья. На Большом Кавказском хребте высятся два вулкана: Эльбрус (5642 м) и двухвершинный Казбек (5033 м). В Закавказье, на границе с Турцией, разместился вулкан Арарат с конусом, покрытым снежной шапкой. Немного восточнее в хребте Эльбрус, обрамляющем с юга Каспийское море, расположен красивейший вулкан Демавенд. Много вулканов (63, из них 37 действующих) в Зондском архипелаге (Индонезия).

Третий  крупный вулканический пояс протягивается вдоль Атлантического океана. Здесь насчитывается 69 вулканов, из них 39 извергалось в историческое время. Наибольшее число вулканов (40) на острове Исландия, расположенном по оси подводного срединно-океанического хребта, причем 27 из них уже заявляли о своей активности в историческое время. Вулканы Исландии извергаются довольно часто.

Четвертый вулканический пояс относительно невелик по размерам. Он занимает Восточную Африку (40 вулканов, из них 16 действующих). Самый известный вулкан этого пояса Килиманджаро (высота 5895 м).

За пределами  этих четырех вулканических поясов вулканы на материках почти не встречаются. На обширных пространствах  Центральной и Северной Европы, в  большинстве районов Азии, в Австралии, в Северной и Южной Америке, исключая Тихоокеанское кольцо, их нет. Но вот  в океанах картина совершенно иная. Проведенное в последние  два десятилетия подробное изучение рельефа океанического дна показало, что на дне всех без исключения океанов имеется огромное число  крупных вулканических построек. Особенно много их обнаружено на дне  Тихого океана.

Самой интересной особенностью большинства подводных  вулканов является то, что вершины  у них плоские. Ученые установили, что такие плоские вершины  вулканов образовались тогда, когда  эти вулканы выступали из воды. Волны размыли торчащий из воды конус, образовав почти ровную поверхность. Впоследствии дно океана погрузилось, и эти вулканы без вершин, называемые гипотами, оказались под водой[11].

3. Мероприятия  по защите и уменьшению последствий  вулканических извержений

Вулканические взрывы очень опасны для человека.

Поражающие  факторы и разрушающие воздействия  при извержении вулкана- это, прежде всего, сама лава. Так, жертвы при извержении вулкана Мон-Пеле (о. Мартиник, Малые Антильские острова) были вызваны почти мгновенным действием «палящей лавины», накрывшей г. Сен-Пьер. Погибли все его 30 000 жителей.

От расплавленной  лавы и выпадения пепла возможны ожоги у людей[12].

Извержение  вулкана часто вызывает цунами, что  также приводит к многочисленным жертвам.

Падение камней, извергнутых из вулкана, ведет  к гибели и травмам людей. Возможно заваливание людей грунтом, нанесение  им ударов и травм падающими предметами.

Непосредственный  материальный ущерб от извержений вулканов заключается в повреждении и  разрушении жилых и производственных зданий, автомобильных и железных дорог, линий электропередач и связи, мелиоративных систем, гибели скота  и урожая сельскохозяйственных культур, порче и уничтожении сырья, топлива, продуктов питания, кормов, удобрений  и т. п.

Извержения  могут сопровождаться пожарами вследствие обрывов и короткого замыкания  электрокабелей и проводов, а также  разрывами водопроводных и канализационных  труб, электрических, телевизионных  и телеграфных кабелей, находящихся  в земле, из-за последующей неравномерной  осадки грунта.

Вытекшая  при извержении лава может разрушать  населенные пункты, уничтожать сельскохозяйственные угодья, создавать опасность при  эксплуатации карьеров и добыче полезных ископаемых, повреждать коммуникации, туннели, трубопроводы, телефонные и  электрические сети, водохозяйственные  сооружения, главным образом плотины. Кроме того, поток может перегородить долину, образовать завальное озеро.

Таким образом, наносимый извержениями ущерб может  быть весьма значительным.

Защита  от вулканических извержений может  заключаться в бомбардировке  авиацией или артиллерией движущихся лавовых потоков и стен кратеров, через которые изливается лава; в создании дамб и других препятствий на пути движения лавы; в проведении туннелей к кратерам для спуска воды кратерных озер.

Дамбы и  насыпи с успехом используются для  борьбы с жидкими лавами Гавайских  островов. Во время извержений 1956 и 1960 гг. каменные насыпи противостояли даже мощным лавовым потокам. Применение дамб и насыпей возможно и против некоторых грязевых потоков.

Для предотвращения грязевых потоков (лахар) необходимо спускать из кратеров избыточные воды. Для этого  с наружного склона вулканического конуса в кратер проводят водоотводящий  туннель. Таким способом был осушен Келун, с которым связано возникновение  губительных лахар.

В случае оповещения об угрозе извержения вулкана или появления признаков его необходимо действовать быстро, но спокойно, уверенно и без паники. При заблаговременном оповещении об угрозе извержения, прежде чем покинуть квартиру (дом), необходимо выключить нагревательные приборы и газ, если топилась печь — затушить ее; затем нужно одеть детей, стариков и одеться самим, взять необходимые вещи, небольшой запас продуктов питания, документы и на улицу. На улице следует как можно быстрее идти в направлении площадей, скверов, широких спортивных площадок, незастроенных участков, строго соблюдая установленный общественный порядок[13].

На предприятиях и в учреждениях  после оповещения об извержении вулкана  все работы прекращаются, производственное и технологическое оборудование останавливается, принимаются меры к отключению тока, снижению давления воздуха, кислорода, пара, воды, газа и  т.п.; рабочие и служащие, состоящие  в формированиях гражданской  обороны, немедленно направляются в  районы их сбора, остальные рабочие  и служащие занимают безопасные места. Если по условиям производства остановить агрегат, печь, технологическую линию, турбину и т.п. в короткое время  нельзя или невозможно, то осуществляется перевод их на щадящий режим работы.

На предприятиях и в учреждениях  при угрозе извержения вулкана изменяется режим работы, а в некоторых  случаях работа прекращается. Защита некоторой части материальных ценностей  иногда предусматривается на месте, для чего заделываются приямки, входы  и оконные проемы подвалов и нижних этажей зданий.

В зонах возможных извержений временно прекращают работу школы и дошкольные детские учреждения; детей переводят  в школы и учреждения, которые  находятся в безопасных местах.

В случае внезапного извержения предупреждение населения производится всеми имеющимися техническими средствами оповещения, в том числе и с помощью  громкоговорящих подвижных установок.

Внезапность возникновения извержения вулкана  вызывает необходимость особых поведения  и действий населения. Если люди проживают  на первом этаже или других нижних этажах и есть опасность того, что  до этого места дойдет раскаленная  лава, необходимо покинуть квартиры, подняться  на верхние этажи, если дом одноэтажный  — занять чердачные помещения. При  нахождении на работе по распоряжению администрации следует прекратить работу и, соблюдая установленный, порядок, занять возвышенные места. Находясь в поле, следует занять возвышенные  места или деревья[13].

При извержениях возможно заваливание  людей кусками падающей породы, нанесение  им ударов и травм падающими предметами, обрушающимися строительными конструкциями, деревьями. В этих случаях надо быстро оказывать помощь пострадавшим, при  необходимости делать им искусственное  дыхание.

Во всех случаях оказания доврачебной помощи пострадавшему его необходимо срочно показать врачу[14].

Заключение

Могучие внутренние силы Земли приводят в  действие сложные природные организмы  — вулканы. Последние располагаются  в местах дислокации молодых горных пород, где происходят процессы, связанные  с подвижками, перемещениями отдельных  участков земной коры. При этом возникают  не только сильные напряжения и накопление огромного количества энергии, но и  происходит нагревание и плавление  горных пород. В таких местах возникает  магма — продукт плавления пород. Она образует магматические очаги, питающие действующие вулканы.

Все это  происходит в активных тектонических  поясах Земли. Если геодинамический  процесс в окрестностях очага  вызовет небольшое снижение давления на очаг, в магме начнется бурное выделение газов. Дальнейшее зависит  от состава магмы. Если магма бедна  расплавленным кварцем (такие лавы называются основными), текучесть ее велика.

Убытки  и жертвы от извержений бывают весьма велики. Для ослабления вредных последствий  извержений используется два пути: прогнозирование и предохранение.

Защита  от вулканических извержений может  заключаться в бомбардировке  авиацией или артиллерией движущихся лавовых потоков и стен кратеров, через которые изливается лава; в  создании дамб и других препятствий  на пути движения лавы; в проведении туннелей к кратерам для спуска воды кратерных озер.

Но, ведя большую работу по прогнозу вулканических  извержений, тратя огромные суммы  на сооружение коммуникаций, мы постоянно  должны помнить: в обозримом будущем  человек не сможет предсказывать  все извержения вулканов, не сможет он также надежно предохранить себя и свои материальные ценности от всех будущих извержений. Земля, щедро оделяя нас своими благами, в то же время регулярно собирает с нас суровую дань стихийных бедствий.

Список литературы:

1. Матошко И.В. Жизненные ресурсы Земли. 2-е изд. Минск, 2009. С. 78.
2. Влодавец В.И. Вулканы мира. 2-е изд. М., 2007. С. 19-20.
3. Муранов А.П. Волшебный и грозный мир природы. 2-е изд. М., 2004. С. 90.
4. Алексеев Н.А. Стихийные явления в природе. 2-е изд. М., 2008. С. 56.
5. Болт Б.А., Хорн У.Л., Макдоналд Г.А. и др. Геологические стихии: землетрясения, цунами, извержения вулканов, лавины, оползни, наводнения. 2-е изд. М., 2008. С. 45.
6. Резанов И.А. Великие катастрофы в истории Земли. 2-е изд. М., 2004. С. 67-68.
7. Кукал З. Природные катастрофы. 2-е изд. М., 2005. С. 52.
8. Тазиев Г. Когда Земля дрожит. 2-е изд. М., 2003. С. 90.
9. Павлов А.П. Вулканы, землетрясения, моря и реки. М., 1948. С. 20-21.
10. Шебалин Н.В. Закономерности в природных катастрофах. 2-е изд. М., 2005.
11. Кукал З. Природные катастрофы. 2-е изд. М., 2005.
12. Буянов В.М. Первая медицинская помощь. 2-е изд. М., 2008.С. 112-115.
13. Вахтин А.К. Меры безопасности при ликвидации последствий стихийных бедствий и производственных аварий. 2-е изд. М., 2004. С. 67-72.
14. Борчук Н.И. Медицина экстремальных ситуаций. 2-е изд. Минск, 2008. С. 88-89.