Кіріспе

Вулканология – вулкандарды, лава мен магманы, сондай-ақ осымен байланысты геологиялық, геофизикалық және геохимиялық құбылыстарды (вулканизмді) зерттейтін ғылым. Вулканология термині латын тіліндегі "vulcan" сөзінен шыққан. Вулкан – ежелгі Римнің от құдайы. Вулканолог – вулкандардың атқылау белсенділігі мен қалыптасуын, олардың қазіргі және тарихи атқылауларын зерттейтін геолог. Вулканологтар көбінесе жанартауларды, әсіресе белсенділерін, жанартаулық атқылауларды бақылау үшін, атқылау өнімдерін, соның ішінде тефраны (күл немесе пемза сияқты), тау жыныстары мен лава үлгілерін жинау үшін барып тұрады. Зерттеудің маңызды бағыттарының бірі – атқылауларды болжау; қазіргі таңда мұны дәл болжауға мүмкіндік жоқ, бірақ жер сілкінісі болжау сияқты атқылауларды болжау немесе күтілуі көптеген адам өмірін сақтап қалуға көмектеседі.

Қазіргі вулканология

1841 жылы Екі Сицилия Корольдігінде алғашқы вулканологиялық обсерватория – Везувий обсерваториясы құрылды. Вулканологияның жетістіктері құрылымдалған бақылаудан ғана емес, көп нәрсені қажет етеді, және бұл ғылым геология, тектоника, физика, химия және математика сияқты көптеген салалардағы білімді түсінуге және интеграциялауға сүйенеді. Көптеген жаңалықтар ғылымның басқа саласындағы жетістіктерден кейін ғана мүмкін болды. Мысалы, радиоактивтілікті зерттеу 1896 жылы ғана басталды, ал оны тақталар тектоникасы теориясына және радиометрлік жас анықтауға қолдану осыдан кейін шамамен 50 жылға созылды. 1841 жылдан бері сұйықтар динамикасы, эксперименталды физика және химия, математикалық модельдеу әдістері, құрал-жабдықтар және басқа ғылымдардағы көптеген жаңалықтар вулканологияға қолданылды.

Техникалар

Сейсмологиялық байқаулар вулкандық аймақтарға жақын орналасқан сейсмографтар арқылы жүргізіледі, вулкандық құбылыстар кезінде сейсмикалық белсенділіктің күшеюіне назар аударылады, әсіресе ұзақ мерзімді гармоникалық дірілдерді іздестіреді, олар магманың вулкандық арналар арқылы қозғалысын көрсетеді. Жер бетінің деформациясын бақылау геодезиялық әдістерді қамтиды, мысалы, нивелирлеу, еңіс, деформация, бұрыш және арақашықтық өлшеулері, бұл үшін еңіс өлшегіштер, теодолиттер және ЭДМ қолданылады. Бұған GNSS байқаулары және InSAR да кіреді. Жер бетінің деформациясы магманың жоғары көтерілуін көрсетеді: магманың артуы вулкан орталығының бетінде дөңгелектерді тудырады. Газ шығарылымдарын портативті ультракүлгін спектрометрлер (COSPEC, қазір miniDOAS) арқылы бақылауға болады, ол күкірт диоксиді сияқты жанартау газдарының болуын талдайды, немесе инфрақызыл спектроскопия (FTIR) арқылы. Газ шығарылымдарының артуы, әсіресе газ құрамындағы өзгерістер, жанартаудың жарылуының алдында болуы мүмкін. Жанартауларды бақылау үшін спутниктер кеңінен қолданылады, себебі олар үлкен аумақты оңай бақылауға мүмкіндік береді. Олар 2010 жылғы Эйяфьялайекулл жанартауының жарылысынан пайда болған күл бұлтының таралуын, сондай-ақ SO2 шығарылымдарын өлшеуге болады. InSAR және термалдық бейнелеу үлкен, сирек қоныстанған аймақтарды бақылауға мүмкіндік береді, онда құралдарды жерде ұстау тым қымбат болар еді. Басқа геофизикалық әдістерге (электрлік, гравитациялық және магниттік байқаулар) кедергілердегі ауытқулар мен кенеттен өзгерулерді, гравитациялық аномалияларды немесе магниттік аномалия үлгілерін бақылау кіреді, бұл жанартаудың салдарынан пайда болған жарықтарды және магманың жоғары көтерілуін көрсете алады. белсенділіктің күшті циклдары мен жарылыстардың мөлшері туралы мәліметтермен. магманың пайда болуы, қайта өңделген субдукцияланған қыртыстың тарихы және магма резервуарларының қалыптасуы мен эволюциясын түсіну.

Болжамдау

Жоғарыда аталған кейбір техникалар, модельдеумен үйлестірілгенде, кейбір жарылыстарды болжауда тиімді және сәтті болып табылды, мысалы, 1991 жылы Пинатубо тауының маңындағы елді мекенді эвакуациялау шамамен 20 000 адамның өмірін сақтап қалды. Қысқа мерзімді болжамдар сейсмикалық немесе көптеген мониторинг деректерін пайдалануға бейім, ал ұзақ мерзімді болжамдар жергілікті вулканизмнің бұрынғы тарихын зерттеуді қамтиды. Бұл картина жарылып жатқан жанартауды бейнелейтіндей түсіндірілді, төмендегі үйлер шоғырының астында екі шыңы бар жанартау жарылып тұр, оның іргесінде қала орналасқан (бірақ археологтар қазір бұл түсіндірмеге күмән келтіреді). Бұл жанартау Хасан Дағы немесе оның кіші көршісі Мелендиз Дағы болуы мүмкін.

Грек-рим философиясы

Ежелгі Грекия мен ерте Рим империясы кезеңінде жанартаулар түрлі құдайлардың мекені деп есептелді. Гректер от құдайы Гефест Зевстің қаруларын жасау үшін Этна жанартауының астында отырады деп санды. Вулкандарды сипаттау үшін гректер этна немесе хиера деген сөздерді қолданды, бұл Зевстің ұлы Гераклдың есімімен байланысты. Рим ақыны Вергилий грек мифологиясын түсіндіргенде, алып Энцеладтың құдайларға қарсы көтерілгені үшін Афина құдайымен Этнаның астына көмілгенін айтты; таудың дірілдеуі – оның азапты ұрысы, от – оның тынысы, ал жер сілкінісі – түрмесінің тарамдарына қарсы наразылығы еді. Энцеладтың інісі Мимас Везувийдің астына Гефестпен көмілді, ал басқа жеңілген алыптардың қаны Везувийді қоршаған Флегриан далаларында көтерілді. Грек философы Эмпедокл (б.з.д. 490-430 жж.) әлемді Жер, Ауа, От және Су – төрт бастау күшіне бөлінген деп қарады. Эмпедокл вулкандарды бастау Оттың көрінісі деп есептеді. Платон жер астындағы өзендер арқылы ыстық және суық сулар шексіз мөлшерде ағып жатыр деді. Жердің тереңдігінде Пирифлегетон деген үлкен от өзені жылан сияқты иіліп, барлық жанартауларды қуатпен камтамасыз етеді. Аристотель жер астындағы отты "желдің тар жарықтарға құлау кезінде туындайтын үйкеліс" нәтижесі деп түсіндірді. Анаксагор б.з.д. V ғасырында жарылыстардың себебін күшті жел деп ұсынғаннан кейін, 16 ғасырға дейін жел жанартаулар туралы түсініктерде маңызды рөл атқарды. Рим философы Лукреций Этна толығымен қуыс екенін және жер астындағы отты теңіз деңгейіне жақын айналатын қатты жел қоздыратынын мәлімдеді. Овидий отты "майлы тағамдармен" қоректендірілетініне және тағам біткенде жарылыстар тоқтатылатынына сендірді. Витрувий күкірт, алюмин және битум терең отты қоректендіретінін айтты. Егде Плинийдің байқауынша, жанартау жарылысы алдында жер сілкінісі болған; ол 79 жылы Везувийдің жарылысы кезінде Стабиада оны зерттеп жатқанда қайтыс болды. Оның інісі Кіші Плиний оның өліміне уытты газдардың әсерін жатқызып, ағасы қайтыс болған жарылыс туралы егжей-тегжейлі сипаттама берді. Осы сияқты жарылыстар екі автордың құрметіне Плинийлік деп аталды.

Қайта өрлеу кезеңіндегі байқаулар

Nuées ardentes 1580 жылы Азор аралдарынан сипатталған. Георгий Агрикола күн сәулелерінің, кейін Декарт ұсынғандай, жанартаулармен ешқандай қатысы жоқ деп мәлімдеді. Агрикола қысымдағы бу «тау майының» және базальттың атылуына себеп болатынына сенді. Иезуит Афанасий Кирхер (1602–1680) Этна және Стромболи тауларының атқылауын көрді, содан кейін Везувий кратеріне барып, күкірт, битум және көмірдің жануынан туындаған көптеген басқа да орталық отты Жер туралы пікірін жариялады. Ол бұл пікірін Mundus Subterraneus еңбегінде жариялады. Иоганн Кеплер жанартауларды Жердің көз жастарын және қалдықтарын шығаратын құбырлар деп есептеді, олар битум, шайыр және күкіртті шығарады. Декарт Құдай Жерді бірден жаратты деп айтты және оны үш қабаттан тұратындай етіп жасады; маори мифологиясына сәйкес, отты тереңдіктер, Таранаки және Тонгариро – Пихангаға ғашық болған екі жандар, одан кейін ашулы ұрыс болды. Кейбір маорилер әлі күнге дейін Тонгариро мен Таранаки арасындағы тікелей сызықта тұрудан қашады, себебі дау қайтадан жанданады деп қорқады. Гавайи дінінде Пеле – жанартаулардың қасиетті құдайы және гавайи мифологиясындағы маңызды тұлға. Пеле «Пеле шашы», «Пеле көзілдірігі» және Лиму о Пеле (Пеленің теңіз шөбі) сияқты түрлі ғылыми терминдерде қолданылды. Юпитердің Ио спутнігіндегі жанартаудың да аты Пеле. Агата – Этна тауының жанындағы Катания қаласының қасиетті қамқоршысы және христиандық ерте замандағы қасиетті әйелдердің маңызды үлгісі. 253 жылы, оның қайғылы өлімінен бір жыл өткен соң, Этна тауының атқылауы тоқтатылды, бұл оның тілегі қабыл болғанымен байланыстырылды. Алайда, 1169 жылы Этна тауының атқылауынан Катания қаласы дерлік толығымен қирады және 15 000-нан астам тұрғыны қаза тапты. Дегенмен, 1669 жылғы Этна тауының атқылауы және 1886 жылы Николози қаласына қауіп төндірген атқылау кезінде де қасиеттіге қайта-қайта дұға етілді. Итальяндық халықтық дінде қасиеттіге дұға ету және оған сыйлық беру, кейде қасиеттілермен дұғалық қарым-қатынаста қолданылатын «қарсылық» немесе сауда-саттық тәсілі (Джеймс Фрейзер дәстүрінде) ертедегі пұтқа табынушылық сенімдерімен байланысты. 1660 жылы Везувий тауының атқылауынан жақын ауылдарға егіз пироксен кристалдары мен күл жауды. Кристаллдар крестке мамылғандай көрінді және бұл қасиетті Януаридің еңбегі деп түсіндірілді. Неапольде Везувий тауының әр ірі атқылауы кезінде қасиетті Януаридің реликвиялары қала бойынша шеруге шығарылады. Бұл шерулердің тізімі және 1779 және 1794 жылдардағы әйгілі Антонио Пиагжионың күнделігі британдық дипломат және табиғатты зерттеуші сэр Уильям Гамильтонға Везувий тауының атқылауларының егжей-тегжейлі хронологиясын және сипаттамасын беруге мүмкіндік берді.