На вулканах

Было выдвинуто немало объяснений механизму, позволяющему породе оставаться в расплавленном состоянии: конвекция, заставляющая свежую магму подниматься из глубин и увлекающая частично охлажденную магму с поверхности вниз, тепло магматических газов, экзотермические реакции отдельных компонентов магмы с кислородом воздуха; даже калории радиоактивного излучения горных пород. Сам я долгое время разделял гипотезу о том, что газы являются главным фактором переноса тепловой энергии с глубин к земной поверхности. Действительно, газы способствуют поддержанию высокой температуры озер расплава, так же очевидно, что этому способствуют и некоторые окислительные реакции. Однако если до 1977 г. я скептически относился к идее конвекции, заставляющей лаву подниматься с километровых глубин, то теперь я считаю это предположение весьма правдоподобным.

Убедило меня внезапное исчезновение в 1977 г. лавового озера Ньирагонго. Извержение, начавшееся там 10 января этого года, оказалось исключительным по всем статьям: по своей краткости - оно продолжалось менее получаса; убийственной силе - лавовые потоки унесли несколько сот жизней в то время, как обычно извержения не приводили к столь тяжелым последствиям; по площади, которую лава залила за каких-то двадцать минут, - 20 млн. м2; наконец, по объему магмы, участвовавшей в столь коротком извержении, - 200 млн. м3.

До тех пор я придерживался классической схемы, согласно которой лавовое озеро и его питающее жерло имеют в разрезе вид гриба на длинной тонкой ножке или зонтика. В меньшей степени я был согласен с объяснением механизма действия такого вулкана. Оно состояло в том, что восходящий поток растекается в стороны при выходе на воздух и вновь устремляется вниз, став более тяжелым (по сравнению со свежей магмой) в результате охлаждения и потери газов во время перемещения по поверхности озера. При этом нисходящие потоки обтекают восходящую колонну.

Подобное описание представлялось мне маловероятным с механической точки зрения. Трудно было представить себе, каким образом лава, став очень вязкой в результате потери 100-260o после многочасовых блужданий по поверхности озера умудряется вновь отыскать узкое горло для спуска по подземному "трубопроводу". Схема выглядела особенно нереальной потому, что напор восходящего по этому трубопроводу потока явно превосходил гидростатическое давление. Попробуйте вообразить себе ванну, которую нужно слить через ту же трубу, через которую она наполняется, причем именно в момент наполнения...

Напомню, что извержение 1977 г. развивалось следующим образом. Вначале напор восходящих потоков магмы привел к подъему уровня лавового озера на 50 м; вулкан продолжал раздуваться и в конце концов треснул, словно перезрелый плод. Потоки лавы забурлили по склонам, выливаясь из боковых трещин, открывшихся в 800 м ниже кратера. Когда я облетел кратер на самолете, он был пуст. Этот факт в совокупности с остальными не оставил сомнений в том, что излияние произошло под действием силы тяжести. Иными словами, из вулкана вытекла огненная масса, находившаяся выше уровня открывшихся трещин. Если допустить, что структура вулканов с постоянными озерами имеет форму гриба на тонкой ножке, то объем вытекшей лавы и магмы должен был быть равен объему озера. Между тем, они не сходились на целый порядок: объем шляпки" в кратере Ньирагонго не превышал 20 млн. м3, в то время как из трещин вырвалось не менее 200 млн. м3 расплава. Таким образом, принятая большинством геологов классическая схема - плоскость на длинном тонком стержне - не могла дать объяснение механизму колоссального излияния 10 января.

Согласно моей гипотезе, система, питающая лавовые озера, выглядит в разрезе иначе. Она представляет собой не раскрытый зонт, а расширяющуюся книзу сеть взаимосвязанных трещин (см. рисунок) Озеро в этом случае является не резервуаром, впитывающим излишек расплава, поднимающегося по нитевидному каналу, а точкой выхода на поверхность гигантского сужающегося кверху столба магмы. Исходя из этой схемы, можно дать объяснение не только извержению Ньирагонго, но и движению конвекционных потоков, выносящих на поверхность огромное количество тепловой энергии, рассеиваемой озером (наши подсчеты показывали, что это количество составляло порядка 960 МВт на Ньирагонго в 1959 г., 12200 МВт там же в 1972 г. и 130 МВт на Эрта-Але в 1973 г.).

Подобная схема предполагает наличие под вулканом обширной сети перекрещивающихся трещин. Геологический анализ показывает, что скорее всего так оно и есть на самом деле. Лавовое озеро Эребуса локализовано в месте пересечения двух зон разломов: достаточно взглянуть на карту, чтобы убедиться в этом. По одной оси расположены вулканы островов Росса и Бофорта, по другой - мощный конус горы Дисковери.