Этна и вулканологи, стр. 9

Даже на постоянно действующем вулкане такая задача весьма и весьма непроста. Вспоминаю сейчас одну спокойную «лужу», мы натолкнулись на нее лет десять – пятнадцать назад где-то между центральным кратером и северо-восточной боккой. Когда мы ее увидели, она еще была жидкой, вишневого цвета и пускала пузыри, потом на глазах застыла. Тончайшая черная корочка заблестела на ее поверхности; корочка была не сплошная, а состояла из отдельных налезающих друг на друга пластин. Магма еще испускала газы, она уже частично дегазировалась в мощном центральном кратере, однако здесь, в «луже», скопившиеся газы все же приподнимали пластины корки, их черные челюсти раскрывались на мгновение, показывая раскаленную плоть. Отчетливо слышалось тяжелое свистящее дыхание. Потом базальтовые губы вновь смыкались над красной пульпой, и темная чешуя продолжала дрожать на теле умирающего дракона, время от времени раздвигаясь вновь…

Вот уже двадцать лет я веду с Жаком Лабейри классическую полемику о причинах вулканической активности. Началась она, если не ошибаюсь, в 1952 году, когда мы залезли в громадную каверну в Пиренеях – пещеру Пьер-Сен-Мартен. А продолжается спор и поныне. Суть его в следующем. Связан ли вулканизм с водой океанов, морей, близлежащих озер или даже подпочвенными водами? Почти во всех газовых пробах обнаруживается, причем в обилии, водяной пар. Как он туда попадает, извне или же выходит из глубин вместе с магмой? Как образуется углекислый газ – один из главных составляющих вулканических выделений, в магме или же в результате разложения под действием высоких температур известняков земной коры?

Я склонен считать, что и вода и углекислый газ абиссального происхождения, Жак убежден в обратном. Исследование проб углекислого газа могло бы дать в этой связи ценную информацию. Лабейри – физик университетского закала. Он всегда переполнен идеями, а поскольку под рукой у него есть необходимое обрудование (Жак руководит лабораторией слабой радиоактивности в СНРС [2] и возглавляет отдел электронной физики Центра ядерных исследований в Саклэ), он сразу же переходит к опытной проверке своих идей, ставит эксперименты и обрабатывает результаты.

… Итак, мы стояли вдвоем над «лужей», завороженно глядя, как она ворочается и дышит по-звериному. Возможно, сейчас мы сможем разрешить свой спор. Дыхание исходило прямиком из толщи расплавленных силикатов, еще не «зараженных» воздухом или водой с поверхности Земли. Входящие в состав двуокиси углерода изотопы должны различаться в зависимости от того, образовались ли газы в верхней мантии, под толщей земной оболочки, конкретно – в столбе магмы, прошедшей через эту оболочку, – или же под влиянием атмосферного воздуха. Пропорции содержания С₁₂, С₁₃ и С₁₄ должны многое прояснить.

Сказано – сделано… Меж черных губ огненной змеи ввели трубку из красной меди, к свободному концу ее подсоединили маленький насос, заканчивающийся сосудом с чистым аммиаком, и, сменяя друг друга, принялись прилежно крутить рукоятку. Процедура длилась достаточно долго: мы хотели получить хотя бы минимум углекислого газа, необходимый для изотопных проб.

Место было спокойное. Северо-восточная бокка и Вораджине располагались по соседству, но много выше, так что грохот их взрывов поглощали толстые стены шлаковых конусов. А лавовые потоки изливались из щели ниже и были нам не видны. Наша чудесная лужица играла роль своего рода наружного манометра, реагировавшего на сотрясения магмы в большом кратере. К счастью, эти сотрясения едва чувствовались, ибо иначе находиться возле нее было бы небезопасно… Впрочем, мы и так держались настороже. То, что происходило за толстыми стенами шлакового бастиона, нас не беспокоило: мы были надежно изолированы от кратера. Но эти толчки, от которых раскрывались базальтовые трещины и дрожала кроваво-красная пульпа, эти толчки отзывались в нас беспокойством.

Операция прошла успешно, но результаты вышли обескураживающими: количества забранного углекислого газа не хватило для определения содержания С₁₃ и С₁₄. Придется ждать другого случая, чтобы «прокрутить» опыт более удачно, и тогда, возможно, разрешится наш долголетний спор.

Вулканы и вода

Мысль о том, что вулканизм обусловлен поверхностными водами, достаточно старая. Думаю, она родилась от физической близости моря к большинству вулканов. Достаточно бросить взгляд на карту полушарий: Анды, Алеутская цепь, цепи Камчатки, Курил, Японии, Филиппин, Индонезии, Меланезии, Новой Зеландии, Атлантики, Индийского океана, Южных морей, Антарктики, наконец, Средиземноморья, где даже «континентальные» вулканы Везувий и наша Этна стоят одной ногой в воде. С другой стороны, почти все вулканы Африки и многие другие удалены на сотни, а то и на тысячи километров от океана. Подчас там нет поблизости и озер (скажем, на плато Тибести в Сахаре, Судане, Танзании или Афаре). Следует заметить также, что вулканы Анд или Мексики, которые на мелкомасштабной карте прилегают к берегу Тихого океана, в действительности отстоят от него иногда на триста километров, что делает весьма сомнительным взаимодействие между их глубинными корнями и океаническими водами…

Роль воды в вулканическом процессе значительно преувеличивалась, и на то были свои причины. Дело в том, что почти все пробы вулканических газов содержат от 80 до 99 % Н₂0. Отсюда был сделан вывод: водяные пары составляют основу вулканических эманации. Следующий шаг был логичен – означенная вода берется из моря, а если его нет, то из озера или же из подпочвенных пластов.

Наши собственные результаты, однако, подтвердили данные редких предшествующих анализов, пробы для которых брались непосредственно из раскаленной лавы, а не из фумарол, более или менее удаленных от источника (даже «менее» в этом случае полностью искажает картину!). Оказывалось, что всякий раз, как взятие проб проходило в надлежащих условиях (непосредственно из жидкой лавы), содержание воды было далеко не столь значительным, а иногда просто падало до… нуля. Сказанное относится не только к континентальным вулканам, таким, как Ньирагонго или Эрта-Але, но и к тем, которые тесно связаны с морем, – Килауэа, Стромболи или Этна… Отсюда мое убеждение: поверхностные воды, и в частности океанические, не играют никакой роли в причинах вулканизма. Возможно, они каким-то образом влияют на форму извержений, но это уже вторичная роль.

После того, как воде отвели ее законное, достаточно скромное место в вулканическом процессе, на первый план вышли другие элементы газовых эманации. Речь идет прежде всего о двуокиси углерода; как правило, это самая обильная доля выделений. Откуда берется этот С02? Вот в чем вопрос. Будем надеяться, что это тоже выяснится рано или поздно в результате анализов изотопов углерода, несмотря на неудачу, постигшую нас возле лавовой лужицы, и две-три другие столь же неплодотворные попытки.

Резонно подозревать этот углерод в поверхностном происхождении, то есть что его выделяют известняки, в свою очередь являющиеся окаменелыми останками живых организмов.

Что касается серы, то ее глубинное происхождение не подвергается сомнению, по крайней мере до настоящего времени. Вулканические эманации иногда богаты двуокисью серы S0₂ (сернистый ангидрид) и довольно часто содержат сероводород H₂S, последний легко угадать по характерному запаху тухлых яиц. Редко когда можно наблюдать чистую серу в газообразном состоянии. Единственный раз я видел это в удивительнейшем кратере вулкана Иджен, который напоминает сытого кота, дремлющего на восточной оконечности Явы. Причудливые золотистые завихрения, поднимающиеся с широкой поверхности молочно-бирюзового озера, заполнившего кратер, являются не чем иным, как смертоносной смесью кислот. Бывает, что в газах, выходящих из скважин перед извержением, оказывается в значительной пропорции водород. Вполне возможно, что именно он провоцирует определенного типа взрывы, которые мы наблюдали, в частности, на Этне в апреле 1971 года. Тогда помимо обычных вспышек чисто механического свойства (то есть обусловленных разрывами расплавленной лавы или скальных пород) раздавались сухие очень короткие взрывы. При этом они сопровождались не гирляндами выбросов, а довольно странными явлениями. В течение доли секунды было видно, как из раскаленной жидкости вдруг показывается быстро раздувающаяся газовая сфера. Мгновением позже она вдвое, вчетверо, вдесятеро увеличивала свой объем и лопалась. Ошметки лавы включались в очередной фонтан, добавляя ему жару. Вполне вероятно, что эти короткие изотопические взрывы и были следствием мгновенной реакции вулканического водорода с кислородом воздуха.