100 великих загадок географии

Древние греки справедливо отождествляли вулканы с горнами, где происходит переплавка различных веществ и откуда расплав вырывается на поверхность земли. Культ подземного кузнеца – Гефеста – возник в вулканических районах (острова Липарские, Лемнос, Сицилия). Позже, в Риме, Гефеста сменил Вулкан, имя которого унаследовала наука об извержениях и огнедышащих горах.

Взрыв Кракатау. 1 – зона распространения звука; 2 – распространение пепла; 3 – вулкан

Философ Платон предполагал существование внутри Земли полостей, где перемещаются изначальные субстанции Вселенной. Из огненной подземной реки изливаются на поверхность отдельные струи, порождая потоки лавы. Два тысячелетия назад римский историк и географ Страбон описал ряд вулканов и вулканических явлений. Он считал причиной подземного огня воспламенение горючих материалов. Предположил вулканическую природу Везувия, не подававшего признаков жизни.

Его мнение подтвердилось в 79 году, во время трагического извержения Везувия, уничтожившего города Геркуланум, Помпеи, Стабию. Натуралист Плиний Старший погиб во время своих наблюдений. Его описание катастрофы приведено в двух письмах его племянника историку Тациту. Эти сведения сохраняют своё научное значение до сих пор.

В XVII веке была популярна гипотеза огненного ядра Земли, высказанная философом Рене Декартом. Считалось, что Земля некогда была расплавленным шаром и, остывая, покрывался «корой» шлаков. Вулканы напоминают нам об этом. В таком случае активность вулканов со временем должна была угасать, но этого не происходит.

Идея о связи вулканических процессов с химическими реакциями, протекающими в земной коре, была экспериментально проверена в 1700 году французским учёным Д. Лемери. Он доказал, что смесь серы, железа и воды воспламеняется, извергая смрадный дым. Впервые была показана действующая модель вулкана. Закапывая самовоспламеняющуюся смесь в землю, учёный демонстрировал прорыв газов и огня на поверхность, вспучивание земли, образование кратера.

Петрографы, проведя опыты по плавлению базальтов и некоторых других пород, выяснили, что структура кристаллов зависит от скорости остывания расплава. Когда расплавленная лава остывает быстро, в ней возникают крупные кристаллы в мелкокристаллической основной массе. При медленном остывании в недрах кристаллизация проходит более равномерно. По этому признаку можно отличить некогда изверженные на поверхность породы от тех, которые застывали в недрах.

То, что базальты имеют глубинное происхождение, выяснилось в ХIХ веке. С гранитами ситуация оказалась значительно сложней. Они нередко прорывают осадочные толщи, значит, первоначально были расплавлены. Но что послужило для них исходным материалом? То ли осадочные породы, то ли, наоборот, пески возникли в результате разрушения гранитов? В лабораторных опытах после многократной переплавки удалось получить из базальтового расплава более лёгкие массы гранитного типа. Возродилась идея о первоначальной базальтовой магме, которая порождает все остальные. Но после дальнейшего изучения гранитных массивов, выяснилось, что едва ли не все они были осадками, переплавленными и преображёнными в горниле недр (вопрос всё ещё вызывает споры).

Благодаря химическим исследованиям изверженных пород удалось выстроить их в стройные ряды прежде всего по содержанию кремнекислоты. Кислые магмы, где её особенно много (например, андезиты, изверженные аналоги гранитов), обладают повышенной вязкостью, содержат много газов и нередко вызывают взрывные извержения. Базальты, напротив, образуют жидкую подвижную лаву. Одно уже это показывает, что граниты и андезиты не могли возникнуть в земной коре при многократной переплавке базальтов. Откуда бы тогда взялось так много воды и газов? С каждым циклом плавления их оставалось бы всё меньше.

…В истории Земли огнедышащие горы провели колоссальную работу. Во многих районах встречаются на различных глубинах мощные толщи древних вулканических лав и других продуктов извержений. В атмосферу было выброшено огромное количество вулканических газов, водяного пара.

По мнению вулканолога Е.К. Мархинина, вулканическое вещество могло бы целиком составить земную кору, да ещё с излишком: «Вулканизм – это процесс, благодаря которому в течение геологической истории сформировались внешние оболочки Земли – кора, гидросфера и атмосфера, – т. е. среда обитания живых организмов – биосфера. Есть основания полагать, что вулканические процессы играли большую роль в образовании внешних оболочек не только Земли, но и других планет».

Вулканическое плато в Новой Зеландии

Учёный высказал смелую гипотезу: первые живые существа произошли при активном участии вулканов. Он предложил называть биовулканологией дисциплину, изучающую взаимосвязи вулканов и живых организмов.