В феврале 1942 года мексиканский фермер
по имени Дионисио Пулидо
услышал на своём
кукурузном поле громыхание.
Звук, однако, доносился не с неба.
Он вырывался из огромного разлома,
откуда шёл столбом дым
и вылетали крупные камни.
Этот излом впоследствии
назовут вулканом Парикутин,
и в течение последующих девяти лет
его лава и пепел покроют собой
площадь в 200 квадратных километров.
Но как возник этот новый вулкан
и что именно стало причиной
его непредсказуемого извержения?
История любого вулкана начинается с магмы.
Зачастую эта расплавленная твёрдая порода
образуется в местах, где вода из океана
просачивается в мантию Земли
и понижает температуру
плавления в этом слое.
Образующаяся в результате магма
остаётся под поверхностью Земли
благодаря тонкому равновесию
трёх геологических факторов.
Первый — литостатическое давление.
Это масса земной коры,
давящей сверху на магму.
В противоположном направлении давит
второй фактор — магмастатическое давление.
Противостояние этих двух сил
влияет на третий фактор —
прочность горных пород земной коры.
Обычно горные породы достаточно
монолитны и тяжелы,
для того чтобы держать магму под землёй.
Однако когда равновесие нарушается,
последствия могут быть разрушительными.
Одной из наиболее частых причин
извержения вулканов
является повышение
магмастатического давления.
В магме содержатся
различные вещества и соединения,
многие из которых
растворены в расплавленной породе.
При достаточно высоких концентрациях
такие компоненты, как вода или сера,
перестают растворяться и образуют
пузыри газа под высоким давлением.
Достигнув поверхности,
эти пузыри стремительно вырываются наружу.
А когда разом взрываются
миллионы пузырей,
их энергии хватает на то, чтобы шлейф
пепла растянулся до стратосферы.
Но перед тем как вырваться наружу,
они ведут себя как пузыри СО2 в минералке.
От их наличия плотность магмы снижается
и растёт её выталкивающая сила
сквозь слои земной коры.
Многие геологи полагают,
что в результате именно такого процесса
и произошло извержение вулкана
Парикутин в Мексике.
Известны две естественные причины
возникновения пузырей.
Иногда из глубин земли
поступает новая магма,
в результате чего в расплавленный состав
примешиваются соединения газов.
Но пузыри также начинают
формироваться и при остывании магмы.
В текучем состоянии магма — это смесь
растворённых газов и расплавленных пород.
По мере застывания минералов
некоторые из них образуют кристаллы.
Данный процесс не затрагивает
содержащихся в магме газов,
в результате чего возникает высокая
концентрация соединений,
в которых образуются
имеющие взрывную силу пузыри.
Но не все извержения происходят
из-за роста магмастатического давления,
иногда риск создаётся уменьшением массы
твёрдых пород над слоями магмы.
Из-за оползней происходит
сход огромных массивов пород,
создающих литостатическое давление
на магматическую камеру,
что может спровоцировать
извержение вулкана.
Данный процесс
получил название «разгрузка»,
и из-за него произошло
несколько извержений,
в частности катастрофическое извержение
Сент-Хеленс в 1980 году.
Однако «разгрузка» может происходить
и в течение длительного периода времени
в связи с эрозией и таянием ледников.
Многие геологи всерьёз обеспокоены,
что вызванные изменениями климата
таяния ледников могут спровоцировать
рост вулканической активности.
Также извержения случаются, когда слои
твёрдых пород теряют свою прочность
и более не в состоянии удерживать магму.
В результате процесса, названного
гидротермальным метаморфизмом,
жар и едкие газы, выделяющиеся из магмы,
приводят к коррозии пород
и постепенному превращению
твёрдых камней в мягкую глину.
Уровень твёрдых пород может ослабевать
под действием тектонической активности.
Из-за землетрясений возникают изломы,
и через них магма выходит на поверхность,
а земная кора становится тоньше
по мере взаимного отдаления
друг от друга континентальных плит.
К сожалению, даже вооружившись
знаниями о причинах извержений,
мы не можем легко их предсказывать.
И хотя учёные могут примерно определять
прочность и вес земной коры,
из-за глубины залегания
и температур магматических камер
измерение магмастатического давления
представляет большие сложности.
Но вулканологи постоянно
изобретают новые технологии,
позволяющие им вторгаться в недра земли.
Прогресс, достигнутый в тепловидении,
позволил учёным
обнаруживать подземные
магматические очаги.
При помощи спектрометров можно
изучать газовый состав магмы,
а лазеры могут отслеживать влияние
потоков магмы на форму вулкана.
Будем надеяться, что все эти инструменты
помогут нам понять,
как именно работают огненные жерла
и как происходят бурные извержения.