На вулканах

Характер лав нередко претерпевает изменения, и порой радикальные; такое неоднократно наблюдали на различных вулканах. Случалось даже, что изменение наблюдается не от извержения к извержению, а в течение одного и того же извержения: совсем недавно мне посчастливилось присутствовать при подобном явлении. Это было на вулкане Галунггунг (Ява), в новогоднюю ночь с 1982 на 1983 г. Вулкан проснулся в апреле, и с тех пор на протяжении восьми месяцев, не прекращаясь, шло чрезвычайно активное извержение, миллионы тонн вулканического пепла извергались вверх на десятки километров. Пепел, то есть порошкообразная лава, представлял собой андезит, характерный для островных дуг, особенно для тех, что окаймляют Тихий океан. Кстати, слово "андезит" происходит от названия гор Анд.

Изрядно побушевав на десятки километров в округе, Галунггунг угомонился незадолго до Нового года. Но в самую новогоднюю ночь, когда мы - наконец-то! - добрались сюда из Франции, извержение вспыхнуло вновь. Однако характер его разительно изменился: вместо вихревых столбов темного пепла из кратера, окруженного совсем свежим, но уже поднявшимся на добрую сотню метров шлаковым конусом, вырывались остроконечные, как кипарисы, струи раскаленной лавы.

Теперь мне показалось, что, судя по характеру, извержение перешло в базальтовое. Беглый анализ шлака и бомб подтвердил это предположение: вместо андезита, характерного для данного вулкана, пошел базальт.

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.