На вулканах

Тазиев Гарун

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.

Если выдвинутая Альфредом Риттером гипотеза о существовании магматической камеры под Везувием имеет под собой какое-то основание, то лишь потому, что Везувий покоится на мощном слое известняка, а эта порода менее устойчива, чем другие. Но и здесь резервуар, если он действительно существует, безусловно, имеет форму параллелепипеда соответственно проходящим через слои горизонтальным, вертикальным или наклонным разделяющим плоскостям. В крайнем случае карман имеет форму плоской линзы, зажатой между залегающими один над другим пластами...