Вулканология

ВУЛКАНОЛОГИЯ (от вулкан и ...логия), наука, изучающая вулканы, их строение, развитие, состав продуктов извержений, причины и изменение характера деятельности вулканов во времени, закономерности их размещения на земной поверхности. Вулканология рассматривает широкий круг проблем, связанных с проявлением вулканизма (образование магмы, её подъём к земной поверхности и извержение на поверхность, формирование вулканических горных пород); изучает вулканические газы, термальные источники (гейзеры и др.), исследует влияние вулканизма на природную среду, климат и деятельность человека. Методы вулканологических исследований традиционно-геологические: картирование вулканических образований и наблюдение за современной активностью вулканов, в том числе с применением дистанционных методов исследования; изучение состава вулканических пород с помощью оптического микроскопа и с привлечением высокоточных методов химического и изотопного анализов. Для моделирования процессов образования, подъёма и извержения магмы на поверхность используются физический и математический методы. Практическое значение вулканологии заключается в прогнозе вулканической опасности, разработке рекомендаций по уменьшению ущерба от извержений вулканов, методов использования вулканического тепла термальных вод и пара для хозяйственных нужд, а также в выявлении закономерностей образования месторождений полезных ископаемых, связанных с вулканизмом.

Истоки вулканологии относятся к середине 1-го тысячелетия до нашей эры: идеи о причине вулканических извержений высказывали Анаксагор, который считал, что извержения вызываются «подземными ветрами»; Аристотель, связывавший причину деятельности вулканов с «внутренним огнём» Земли. Первые известные описания извержений вулканов выполнили Страбон (описал извержение вулкана Каймени на острове Каймени, происшедшее в 196 до нашей эры) и Плиний Младший (описал катастрофическое извержение Везувия в 79 нашей эры, очевидцем которого он был). В 1-17 веках господствовала идея Сенеки о том, что вулканизм вызывается воспламенением горючих материалов, главным образом серы, которые находятся в земных недрах. В 17 веке, благодаря развитию химии, основную причину деятельности вулканов стали связывать с химическими реакциями внутри Земли. Одновременно развивалась идея Декарта о раскалённом ядре Земли, являющемся источником тепла для вулканизма. В 18 веке началось активное изучение вулканических пород, как выступающих на поверхность, так и в горных выработках: французские исследователи Ж. Геттар и Н. Демаре описали вулканические формы провинции Овернь (Франция); последний обосновал вулканическое происхождение базальтов, впервые опровергнув идею А. Г. Вернера о том, что базальты главным образом являются химическим осадком океана.

Дж. Геттон предложил различать среди базальтов «настоящие лавы» и «подземные лавы», указывая на глубинное (плутоническое) происхождение последних; он впервые предположил, что излившиеся породы первоначально представляли собой расплавленное вещество. Геттон, вслед за итальянским естествоиспытателем Л. Моро, высказал идею о связи периодических поднятий суши с вулканизмом. Эту идею в начале 19 века возродили К. Л. фон Бух и А. Гумбольдт, сформулировавшие тектоническую гипотезу «кратеров поднятия», в основу которой была положена определяющая роль вулканизма в ходе горообразования. Гумбольдт впервые связал линейный характер распределения вулканов в Центральной и Южной Америке с глубоко проникающими в недра Земли разломами. Во 2-й половине 19 века в связи с началом применения поляризационного микроскопа для изучения изверженных пород был накоплен огромный материал, что позволило по-новому рассматривать условия их образования и предложить классификации, учитывающие особенности состава и строения пород (К. Г. Ф. Розенбуш, О. Мишель-Леви, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг). В конце 19 - начале 20 века развернулась дискуссия о происхождении изверженных пород только из базальтовой магмы (Н. Л. Боуэн, А. Н. Заварицкий), из нескольких родоначальных магм - гранитовой и базальтовой (Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, А. Холмс) или из трёх и даже более магм. В 20 веке, в связи с накоплением знаний о составе земной коры и мантии (особенно в пределах океанов), а также с экспериментальными и теоретическими разработками в области термодинамики (Ю. Г. Л. Фогт, В. Гольдшмидт, П. Ниггли, А. Н. Заварицкий и др.), было установлено, что источников магмы несколько (коровый и мантийный), что магма образуется в недрах Земли при плавлении разогретых пород вследствие уменьшения давления (декомпрессии). Во 2-й половине 20 века зародилась и получила развитие теория тектоники плит, в рамках которой было найдено решение многих проблем вулканологии; в частности, получили объяснение характер размещения вулканов на поверхности Земли и их связь с сейсмически активными зонами; был предложен механизм декомпрессии мантийных перидотов и образования магм.

Монументальные описания в области вулканологии были выполнены А. Ф. А. Лакруа, составившим описание извержений вулкана Мон-Пеле (1904), А. Ритманом (Швейцария) - автором обобщающего труда о вулканах (1962), Х. Сигурдсоном (США) - редактором-составителем энциклопедии вулканов (2000), а также Г. Макдоналдом, Р. Фишером (США), Ш. Арамаки (Япония), К. Коттоном (Новая Зеландия) и др.; в России - А. Н. Заварицким, детально описавшим Авачинский вулкан и слагающие его породы, В. И. Влодавцем - автором вулканологического справочника (1984), Г. С. Горшковым, изучившим извержения типа направленных взрывов на примере извержения вулкана Безымянный в 1956.

Первая в мире вулканологическая обсерватория была организована в 1842 году в Италии на склоне вулкана Везувий. В 1911 году создана обсерватория на вулкане Килауэа на острове Гавайи, затем обсерватории в Индонезии и Японии. В России исследования в области вулканологии ведутся в Вулканологии и сейсмологии институте ДВО РАН (Петропавловск-Камчатский), Геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии институте РАН (Москва), а также Морской геологии и геофизики институте РАН (Южно-Сахалинск) и др.

В начале 21 века около 100 обсерваторий и институтов объединены под эгидой Всемирной организации вулканологических обсерваторий (WOVO). Координация исследований в области вулканологии проводится Международной ассоциацией вулканологии и химии недр Земли (IAVCEI), которая издаёт журнал «Bulletin of Volcanology». Другие журналы, публикующие результаты вулканологических исследований: «Journal of Volcanology and Geothermal Research», «Journal of Geophysical Research», «Вулканология и сейсмология». В Смитсоновском институте создан и обновляется всемирный каталог извергавшихся в течение последних 10 тысяч лет вулканов (доступен на сайте www. volcano.si.edu).

Лит.: Заварицкий А. Н. Начало русской вулканологии // Юбилейный сборник, посвященный тридцатилетию Великой Октябрьской социалистической революции. М.; Л., 1947. Ч. 2; Macdonald G. А. Volcanology // Science. 1961. Vol. 133. № 3454; Горшков Г. С., Набоко С. И. Развитие русской вулканологии // Геология и геофизика. 1967. №10; Всесоюзные вулканологические совещания и их роль в развитии отечественной вулканологии // Вулканология и сейсмология. 1980. №4; Sigurdsson Н. Melting the earth the history of ideas on volcanic eruptions. N. Y., 1999.