100 великих загадок географии

Можно подсчитать, сколько накоплено изверженного материала на одной только Курило-Камчатской островной дуге. Длина её 1500 км, средняя ширина 50 км, средняя высота над морским дном 4 км. Перемножив цифры, получаем 300 000 км³. Даже если мы ошиблись в три раза, получается, что этого объёма хватит, чтобы засыпать Каспийское море и нагромоздить на этом месте холмы и горы.

Но ведь подобных островных дуг много, да и на суше сотни вулканов. Откуда же выкачивается так много лавы? Давно бы опустели подземные камеры, или на Земле были сплошь вулканические горные породы.

Наиболее логичный ответ: изверженный из недр материал сразу же идёт в переработку внешними силами планеты: воздухом, водой и живыми организмами, переносится во впадины морей и океанов, опускается в недра, проходит циклы подземных превращений… В общем, действуют круговороты литосферы, о которых мы уже говорили.

Но почему тяжёлые расплавы магмы поднимаются к вершинам вулканов, порой на высоту более 6 км? Самый высокий вулкан – Охос-дель– Саладо (6,9 км) – находится в Андах. Западнее группы вулканов, где возвышается он, находится глубоководная впадина.

…Чтобы выдавить пасту или гель из тюбика, приходится прикладывать некоторое усилие. На первый взгляд может показаться, что примерно так выдавливается из недр пластичная магма. Но в начале XX века было доказано, что вулканическая деятельность становится активной не при увеличении, а при уменьшении давления на земную кору в данном месте.

Схема строения вулкана

С увеличением давления повышается точка плавления твёрдого тела. Поэтому на больших глубинах при высоких температурах горные породы могут оставаться твёрдыми. С погружением в недра они делаются всё более твёрдыми, в них сжимаются газы. Когда давление падает, происходит то, что мы наблюдаем, открывая бутылку газированной воды: водно-газовая смесь, пенясь и шипя, вырывается наружу.

При значительном уменьшении давления твёрдые или пластичные каменные массы в недрах земли переходят в текучее состояние; из них выделяются газы, в наибольшей степени – перегретый водяной пар. Эта смесь, прорываясь по трещинам и жерлам вверх, начинают вулканическое извержение. По пробитым полостям поднимается магма.

Но почему на месте изверженных вулканических продуктов не образуется впадина, а возвышается гора? Потому что магматический очаг, и даже не один, может находиться в стороне от кальдеры вулкана и обычно занимает значительное пространство. Когда происходит извержение вулкана, к его жерлу снизу подтягивается магма, и там, откуда идёт наибольший отток, образуются понижения. Например, на Камчатке между двумя горными вулканическими грядами понижение, а напротив наиболее активной вулканической гряды протягивается глубоководный жёлоб. Судя по всему, отсюда круговорот литосферы «затягивает» верхнюю часть океанической литосферы под материк. То же можно наблюдать на других островных дугах и на берегах материков, окружающих Тихий океан.

В общем, все вулканы приурочены к зонам растяжения земной коры. В огненном кольце Тихого океана и в Средиземном море они определяют завершающую фазу круговоротов литосферы.

Но откуда берётся энергия вулканов? Сначала предположили: она осталась от некогда расплавленной застывающей Земли. Затем решили, что происходит самовозгорание пластов угля или залежей нефти. Александр Гумбольдт, обследуя вулканы в разных районах земного шара, доказал, что они не связаны с крупными залежами горючих ископаемых.

Казалось бы, проблема была решена в конце XIX века, когда физики открыли энергию радиоактивного распада. Но теперь, в начале XXI века, пришла пора усомниться в этом. Ведь базальтовая магма почти не содержит радиоактивных элементов. Залежи урановых руд не являются очагами вулканизма. Скопления вулканов и гигантские массы изверженных пород, например, в Исландии не дают повышенную радиацию.

Как мы знаем, на земную поверхность поступает от Солнца в тысячи раз больше энергии, чем её вырабатывается в недрах при радиоактивных реакциях. В тысячи раз больше! Главным источником почти всех геологических явлений, главной движущей силой служит лучистая солнечная энергия. Её накапливают на земной поверхности живые организмы, многие минералы. Когда осадочные слои погружаются в глубокие недра, они разряжают там эту энергию.

Даже в расплавленной магме содержится до нескольких процентов воды. Из всех продуктов вулканических извержений по объёму на первом месте вода (пар). Он составляет до 90 % от всех вулканических газов. При крупных извержениях континентального типа ежедневно извергаются тысячи тонн воды. Возможно, она играет решающую роль в судьбе вулканов.

Были проведены опыты с гранитными магмами. При температуре 900о с увеличением давления они удерживают от 3 до 9,3 % воды. При кристаллизации магмы вода освобождается. Общий объём этих водных растворов достигает гигантских величин – до 20 % от общего объёма расплава!