Дыхание планеты. Как живут вулканы

Вулканическая активность — как дыхание планеты. Пока планета живет, она дышит, и это дыхание сдвигает тектонические плиты, что приводит к извержениям вулканов, гейзеров, выходу термальных источников и появлению грязевых котлов. 

О подземном тепле, беспокойных вулканах Европы, гейзере, давшем имя остальным в своем роду, фумаролах и о том, как мыло может заставить гейзер извергаться, — в фоторепортаже «Чердака».

Вулкан Этна (о. Сицилия, Италия), под склоном которого уютно расположился один из крупнейших на Сицилии городов Катания, не только самый большой и высокий вулкан в Европе, но и один из наиболее активных на планете. Извержения происходят и на его вершине, и на склонах.

Вулканическая активность на вершине Этны может без остановок длиться годами или даже десятилетиями (например, с 1955 по 1971 год или с 1995 по 2001 год). А извержения на склоне горы могут длиться от нескольких часов до более года. В 1991—1993 годах оно шло 472 дня.

Вид на один из кратеров на вершине Этны. Фото: Алиса Веселкова / Chrdk.

Всего лет сто назад на вершине Этны был только один кратер — Центральный. Но сейчас их там четыре. Это Вораджине (итал. «бездна») и Бокка Нуова (итал. «новый рот»), образовавшиеся соответственно в 1945 и 1968 годах внутри Центрального кратера. Еще два — это Северо-восточный кратер — высочайшая точка горы, 3330 м, появился в 1911 году, а также самый юный и, как свойственно молодым, самый активный — Юго-восточный кратер, «родившийся» в 1971 году.

Вулканологи выделяют несколько типов извержений. Например, вулканический тип, названный в честь о. Вулькано, — это короткие, сильные, но относительно небольшие взрывы с выходом тягучей магмы и выбросом в воздух материала, который может развить скорость до 350 метров в секунду. При стромболианском типе (от о. Стромболи) вулкан извергается непрерывно в течение нескольких месяцев или лет, выбрасывая большое количество жидкой лавы, бомб и кусков раскаленного шлака. Если извержение характеризуется большим объемом очень жидкой лавы, выходящей из расщелин, то это гавайский тип извержения. А самые сильные извержения относятся к плинианскому типу: мощные и внезапные взрывы с выходом вязкой лавы и столбом газа и пыли, высота которого может достигать 50 км.

Этна объединила несколько типов. Извержения этого вулкана могут сопровождаться взрывами, потоками лавы, выбросом газа, пепла, кусков шлака и другого материала.

Этна относится к стратовулканам. Это конусообразные горы, которые можно представить в виде слоеного пирога: вместо теста — слой застывшей лавы, вместо крема — пепел и обломки, которые образуются при очередном извержении. Так вулкан растет, слой за слоем. Жерло внизу соединяется с магматическим очагом, а сверху венчается кратером.

 

 

Вулканический газ на 50—85% состоит из водяного пара. Свыше 10% приходится на долю углекислого газа, около 5% — на сернистый газ, 2—5% — хлористый водород и 0,02—0,05% — фтористый водород. Сероводород и газообразная сера обычно содержатся в малых количествах. Иногда присутствуют водород, метан и оксид углерода, а также небольшая примесь различных металлов.

Чаще всего о близости фумарол можно судить по сильному запаху тухлых яиц, то есть сероводорода, который входит в состав газа. Откладываясь на поверхности, сера придает грунту вокруг яркий желтый цвет.

В 122 году до н.э. произошло взрывное извержение Этны, во время которого выпавший пепел и лапилли — крохотные кусочки пористой лавы — проломили крыши многих зданий в городе Катания. Зато его население на 10 лет было освобождено от уплаты налогов!

Этна находится на стыке Африканской и Евразийской тектонических плит. Причем первая двигается в сторону Евразийской, погружаясь под нее. Извержения Этны связаны как раз с тем, что уходящая вниз плита плавится и поднимает Евразийскую плиту.

Этна состоит из древнего щитового вулкана, на вершине которого «вырос» молодой стратовулкан. Извержения щитового вулкана начались около 500 тысяч лет назад, а стратовулкан начал формироваться около 35 тысяч лет назад из вязкой трахитовой лавы.

Во время извержения вулканов происходит выброс газа, пепла и разных материалов — от миниатюрных лапилли до вулканических бомб, слипшихся комков лавы. А от смешения лавы с песком и пеплом может получиться пористый вулканический туф. Его окраска может быть любой: черной, коричневой, бурой, красной, оранжевой, желтой, розовой или даже фиолетовой и синевато-белой.

Облака пепла от извержения Этны особенно опасны для самолетов. Попадая в двигатель, частицы пепла могут расплавиться и покрыть движущиеся части слоем стекла, что может привести к отказу двигателя. Такие облака часто видны из космоса и чинят серьезные проблемы для авиакомпаний, совершающих перелеты в Катанию, которая находится всего в паре десятков километров от вулкана.

Вулканические почвы, или андосоли, образуются из-за извержения вулканов и довольно плодородны: они богаты азотом, фосфором и серой. При этом содержащееся в них вулканическое стекло легко выветривается.

Греческий остров Милос, на котором в начале XIX века была найдена статуя Венеры (и, собственно, потому получившая название Милосской), находится на Южно-Эгейской вулканической дуге. Остров был образован в результате извержения нескольких вулканов, на нем есть активный стратовулкан и множество фумарол. На Милосе и вблизи него встречаются геотермальные источники, температура которых достигает 300 градусов.

Термальные воды — это подземные воды, температура которых 20 °C или более. Они часто встречаются в районах активного вулканизма. Глубина залегания термальных подземных вод зависит от климатической зоны: в районах развития многолетнемёрзлых пород она составляет 1500—2000 м, в субтропиках — до 100 м, а в тропиках эти воды часто выходят на поверхность.

«Татопани» с непальского так и переводится — «теплая вода». В бедных горных деревушках такие источники ощутимо облегчают людям жизнь: и посуду в них проще помыть, и постирать, и самим помыться.

Кратерное озеро Керид находится на юге Исландии в западной вулканической зоне. Кратеру около 3 тысяч лет, и по вулканическим меркам он довольно юн, благодаря чему и сумел сохранить почти идеальную форму.

О происхождении Керида нет единой версии. Согласно одной из них, Керид когда-то был шлаковым конусом — небольшим вулканом конической формы, но исчерпал весь свой очаг вулкана и просел под собственным весом в образовавшуюся полость.

Исландию с юга на север пересекает Срединно-Атлантический хребет. Это граница расхождения Североамериканской и Евразийской тектонических плит в северной Атлантике и Африканской и Южноамериканской в южной. Отчасти это и объясняет высокую вулканическую активность на острове. «Огненных гор» в Исландии насчитывается более сотни. Это и кратерные ряды, и щитовидные, стратовулканы, грязевые, подводные и не только.

Гейзеры (исл. geysa — «прорываться», «хлынуть») — это горячие источники, встречающиеся там, где есть вулканическая деятельность. Жителям острова повезло: в Исландии гейзеров много, но в мире они встречаются довольно редко. В основном это связано с естественными причинами, ведь гейзеры почти что «живут на вулкане»: в этих местах часто происходят землетрясения, сходят сели и лавины, в результате которых гейзеры засыпает или они теряют источник питания. Такое довольно часто случается на Камчатке в легендарной Долине гейзеров. В 2007 там случился оползень, а в 2014 году сошел сель. Оба события сильно поменяли режим работы многих гейзеров.

Долина Хёйкадалюр на юге Исландии — настоящий гейзерный клондайк. Гейзер Строккюр извергается каждые минут пять-десять, но столб воды и пара не поднимается выше 20 метров. А в нескольких десятках метров от него находится Гейсир, имя которого, собственно, и стало нарицательным.

Гейсир активен уже около 10 тысяч лет, хотя в течение этого времени у него были и взлеты, и падения. В 1845 году он извергался на 170 метров, а спустя всего год — лишь на 54. В конце XIX века Гейсир поднакопил сил и выпускал столб воды и пара на 60 метров несколько раз в день, а в 1916 году почти уснул. Спустя лет 20 вокруг него через слой кварца прорыли канал, благодаря которому уровень грунтовых вод понизился и гейзер стал активнее. Как только канал забивался кварцем, извержения прекращались. В 1990-х годах гейзер искусственно стимулировали извергаться при помощи мыла (как это делают, расскажу дальше). Но это плохо сказывалось на окружающей среде, поэтому этот метод довольно быстро перестали использовать. Зато после землетрясения в 2000 году Гейсир снова «ожил» и два дня подряд извергал столб воды и пара на высоту до 122 метров. В последний раз он просыпался в феврале 2016 года, а сейчас считается почти что уснувшим.

Гейзер извергается, потому что вода в подземных пустотах нагревается от вулканического тепла, превращается в пар и давление пара поднимает воду наверх. Однако оказалось, что гейзер можно заставить извергаться, даже когда он не собирался. Просто добавьте (много) мыла.

Сурфактанты (к которым относятся мыла и детергенты) обладают поверхностно-активными свойствами, то есть снижают поверхностное натяжение. Молекулы воды легче расходятся, и жидкость превращается в пар, который рвется наверх и увлекает за собой воду.

Этот способ искусственно заставить гейзер работать открыли в Новой Зеландии в 1901 году по чистой случайности. В это время на Северном острове в местечке Уаи-О-Тапу была устроена «открытая тюрьма» — своего рода поселение для преступников, которые считались неопасными для общества. Но помимо прочего, Уаи-О-Тапу — это область с высокой геотермальной активностью. Обосновавшиеся там заключенные вели хозяйство и, конечно, стали стирать одежду прямо в этих горячих источниках. В один из дней кто-то из них после стирки вылил достаточно концентрированный раствор мыла, он просочился через трещины в породе и запустил реакцию в подземном резервуаре, вода из которого вырвалась наружу.

Кстати, таким способом до сих пор запускают гейзер Леди Нокс в Уаи-О-Тапу, но мыло сменили детергенты, которые считаются менее вредными для окружающей среды.

Самый прославленный и бесславный вулкан Исландии, Гекла, относится к довольно активным вулканам. Ему около 6−7 тысяч лет, и с начала второго тысячелетия нашей эры произошло около 20 крупных извержений и столько же небольших. Первое письменное свидетельство извержения Геклы датируется 1104 годом. Вообще, с XIII по XX век Гекла была очень активна и извергалась раз или два за столетие. В 1300-м извержение длилось вообще целый год. Но с конца прошлого века вулкан стал спокойнее.

Несколько грязевых котлов можно увидеть на геотермальном поле Хверир в Исландии. Сера окрашивает поле в различные оттенки желтого и оранжевого, но нос хочется заткнуть — аромат над полем витает соответствующий.

Грязевой котел, как правило, наполнен густой, булькающей глиной. Выливаясь за края котла и охлаждаясь, глина может постепенно сформировать стенки, и получится маленький грязевой вулканчик. Впрочем, с настоящим грязевым вулканом он имеет мало общего.

Хверир относится к вулканической системе Краблы. На поле все дымится и булькает. Кажется, что пар идет из каждой трещины. Некоторые из них сделаны человеком: в 50-х годах здесь пробурили несколько отверстий для исследования серы — так получились «искусственные» фумаролы.

Грязевой котел — это, по сути, двойной бойлер. Поверхностные воды собираются в неглубоком резервуаре, герметичность которого обеспечивает слой глины. Снизу его нагревают термальные воды, и грязь в котле начинает пузыриться.

Грязевые котлы иногда сравнивают с палитрой для краски — так разнообразны окружающих их цветные пятна. Например, оксид железа окрашивает в красноватый, розовый, бежевый.

Грязевые вулканы извергаются грязью, смешанной с газом и, как правило, водой, а иногда и нефтью.

Их, как и грязевые котлы, можно найти и в России. В нескольких километрах от села Вулкановка в Крыму активны пара грязевых вулканов и два грязевых котла. Высота вулкана на фотографии выше не более четырех метров.

Самым большим грязевым вулканом Крыма считается Джау-Тепе, высота которого достигает 60 метров. Он был активен в начале XX века, но последние десятилетия спит.

Термальные источники могут создать и такое необычное озеро. Струи воды поднимают со дна голубой ил, придающий водоему необычный цвет.