На вулканах - Гарун Тазиев

Характер лав нередко претерпевает изменения, и порой радикальные; такое неоднократно наблюдали на различных вулканах. Случалось даже, что изменение наблюдается не от извержения к извержению, а в течение одного и того же извержения: совсем недавно мне посчастливилось присутствовать при подобном явлении. Это было на вулкане Галунггунг (Ява), в новогоднюю ночь с 1982 на 1983 г. Вулкан проснулся в апреле, и с тех пор на протяжении восьми месяцев, не прекращаясь, шло чрезвычайно активное извержение, миллионы тонн вулканического пепла извергались вверх на десятки километров. Пепел, то есть порошкообразная лава, представлял собой андезит, характерный для островных дуг, особенно для тех, что окаймляют Тихий океан. Кстати, слово "андезит" происходит от названия гор Анд.

Изрядно побушевав на десятки километров в округе, Галунггунг угомонился незадолго до Нового года. Но в самую новогоднюю ночь, когда мы - наконец-то! - добрались сюда из Франции, извержение вспыхнуло вновь. Однако характер его разительно изменился: вместо вихревых столбов темного пепла из кратера, окруженного совсем свежим, но уже поднявшимся на добрую сотню метров шлаковым конусом, вырывались остроконечные, как кипарисы, струи раскаленной лавы.

Теперь мне показалось, что, судя по характеру, извержение перешло в базальтовое. Беглый анализ шлака и бомб подтвердил это предположение: вместо андезита, характерного для данного вулкана, пошел базальт.

Девятью годами ранее на западном склоне Этны мне показалось, что происходит аналогичное изменение, но в обратную сторону вместо обычных базальтов идет андезит. Однако я ошибся. Как впоследствии на Галунггунте, я вскоре выяснил, обнаружив черные кристаллы пироксенов, а также кристаллы оливинов, имеющие желтовато-зеленый цвет с характерным жирным отливом, что речь идет все же о базальте. Правда, это был не обычный базальт: содержание кристаллов в нем было исключительно велико. В молодые годы мне не раз приходилось работать на сахарных заводах (это было сезонное производство, так как сахар вырабатывают в течение трех месяцев, пока идет уборка свеклы), и эта лава напомнила мне уваренный сахарный сироп перед центрифугированием, в процессе которого кристаллы сахара отделяются от патоки. Так же и здесь: остаточное стекло, обволакивавшее кристаллы плагиоклазов, пироксенов и оливинов, составляло примерно около одной четверти объема лавы. При этом лава, естественно, становилась гораздо гуще. Во-первых, вполне понятно, что чем больше в жидкости содержится твердых частиц, тем ленивее она будет стекать по склону. Обыкновенная грязь, например, представляет собой смесь глины с водой: чем больше глины, тем гуще грязь. Во-вторых, остаточная жидкость, в которую погружены откристаллизовавшиеся минералы, намного богаче кремнеземом и по этой причине намного гуще, чем исходная жидкая лава. Дело в том, что первыми кристаллизуются менее легкоплавкие железо-магниевые элементы, а последним наиболее легкоплавкий кварц. Оливины, пироксены, плагиоклазы, богатые железомагниевыми элементами, постепенно переходят в кристаллическую форму, в то время как остаточная жидкость лишается железа и магния и одновременно обогащается кремнеземом, все еще находящимся в жидком состоянии. Он-то и определяет вязкость.

Глядя на лаву, кристалличность которой почти приближалась к граниту, я думал: как ей удалось так сильно закристаллизоваться? Почему объем кристаллической фазы доходит до трех четвертей, а то и четырех пятых общего объема, в то время как для Этны характерна как раз обратная пропорция? Кристаллизация минералов начинается тогда, когда будущие частички кристаллов, растворенные в жидкости и свободно блуждающие, перенасыщают раствор и слипаются благодаря химическому сродству. Это происходит при изменении внешних условий, таких, как температура, гидростатическое давление, возникновение пузырьков газа, внедрение в кипящую магму молекул из вмещающих пород, например Н2О, СаО и пр.

Вот что происходит, например, с оливином, который кристаллизуется первым. Молекулы окиси кремния сближаются с молекулами окиси магния и окиси железа (или с атомами, входящими в эти молекулы), сцепляются с ними и выстраиваются в четкую кристаллическую решетку, характерную для данного кристалла. Отдельные частицы располагаются вдоль осей решетки и мало-помалу заполняют ее ячейки. Все больше и больше частиц, свободно плавающих в вязкой жидкости, присоединяется к вновь образовавшемуся твердому телу, и кристалл растет. Именно таким образом фенокристаллы, и в первую очередь наиболее "скороспелые" минералы - оливины и пироксены, достигают 10-12 мм в длину. Напротив, микрокристаллы почти не увеличиваются, потому что они образуются последними непосредственно перед тем, как остаточная жидкость, застывая, образует стекло. Ведь стекло - это не твердое тело, а жидкость, имеющая почти бесконечную вязкость. Оно, разумеется, обладает многими признаками твердого тела, за исключением самого главного - правильной и жесткой кристаллической структуры.

Очень редко случается, что излившаяся лава не успевает закристаллизоваться и застывает в виде стекла, полностью лишенного кристаллов: образуется обсидиан. Обсидианы встречаются нечасто. Мне они попадались, в частности, в кальдере вулкана Паулина (США, шт. Орегон) и на острове Липари, километрах в ста севернее Этны. На Этне же такого никогда не бывало: все ее лавы содержали некоторое количество кристаллов, погруженных в стеклообразную или микрокристаллическую среду, занимающую наибольший объем. На этот раз, однако, все было иначе. По какой причине? Я для себя объяснял это так: очевидно, выходящие ныне наружу магматические массы поднялись из глубин очень давно, когда шло одно из древних извержений Этны. То извержение закончилось, но некоторое количество магмы осталось в какой-то полости земной коры и пребывало там достаточно долго, очевидно несколько столетий. С тех пор магматический "карман" постепенно остыл, и содержавшиеся в нем кристаллы не спеша притянули к себе свои любимые атомы и молекулы и сильно разрослись за счет окружающего расплава.

Если бы подземное заключение продлилось еще, остаточная жидкость целиком превратилась бы в кристаллы и либо осталась под землей навечно в виде горной породы, либо через бог знает сколько тысяч или миллионов лет обнажилась бы в результате эрозии. Но это был бы уже не базальт, а диорит хорошо раскристаллизованная порода того же химического состава. Однако по каким-то причинам механической природы (подвижка земной коры, напор магматических газов) произошло извержение, причем в тот момент, когда магма сохранила еще некоторую текучесть, и густой сироп, насыщенный кристаллами, нехотя вылез на поверхность.

Я никоим образом не утверждаю, что дело обстояло именно так и никак иначе. Это всего лишь гипотеза - одна из бесчисленных теорий, объясняющих, что происходит на нашей планете и что на ней происходило когда-то. Не говоря уже о том, что произойдет когда-нибудь. Однако эта гипотеза достаточно правдоподобна и, на мой взгляд, неплохо объясняет заинтересовавшее меня явление. А ведь одно из главных удовольствий в жизни - найти отгадку...

Глава четырнадцатая,

в которой автор пытается объяснить, почему он отвергает общепризнанную гипотезу магматических резервуаров, и рассказывает, как, пытаясь представить себе магматический резервуар Этны, он оказался в тумане в самом буквальном смысле слова.

Авторы ученых трудов по геологии в один голос уверяют, что неглубоко под землей, в километре-двух, но не глубже двенадцати, имеются некие резервуары, в которых содержится магма, поднявшаяся туда из астеносферы. Задержавшись на какое-то время в таком резервуаре, магма ползет дальше и изливается на поверхность. Резервуар чаще всего представляют себе в виде шарообразной полости. Однако, по моему мнению, подобные "магматические камеры", как их еще называют, крайне маловероятны, если вообще возможны.

Дело в том, что, поднимаясь к поверхности, магма не может распространиться и занять, как это предполагается, сферический или близкий к нему объем. Этому препятствуют чисто механические факторы: чтобы магма могла раздуться в виде подземного пузыря, надо, чтобы окружающая среда сама была достаточно текучей. А литосфера (от греч. lithos - камень) состоит из твердых пород. Конечно, в земной коре кое-где залегают породы типа известняков или галита (поваренной соли), которые магме, разогретой до 1200oС, ничего не стоит "переварить". Однако подобные резервуары могут встречаться лишь в исключительных случаях и, как мне кажется, даже тогда вряд ли будут иметь сферическую форму.

Проходя к поверхности сквозь толщу земной коры, расплавленная магма способна иногда при благоприятных физико-химических условиях расширить открытые трещины, по которым она течет. Может даже образоваться продолговатая горизонтальная камера - при условии, что этому способствует характер пересекаемого слоя, а также ориентация трещин. Однако, поскольку маловероятно, чтобы подходящие физико-химические условия (температура, давление, содержание воды, характер вмещающей породы) имели место систематически и в комплексе, я не думаю, чтобы магма могла растворять окружающую среду и образовывать классический "магматический резервуар". И даже если предположить, что такое исключительно благоприятное стечение обстоятельств произошло, остается непонятным, почему эта полость должна приобретать именно сферическую форму.