Аа-лава на вулкане Этна. Базальтовый расплав малость остыл, его вязкость повысилась, но он продолжает течь
Что все-таки такое лава? Согласно современным представлениям, происходит она из очага расплавленного материала, который находится в высшей части мантии (геосферы, окружающей ядро Земли) на глубине 50–150 км. Пока расплав пребывает в недрах под огромным давлением, его состав однороден. Приблизившись к поверхности, он начинает «закипать», выделяя пузырьки газов, которые стремятся ввысь и, соответственно, двигают вещество по трещинкам в земной коре. Не всякому расплаву, по другому — магме, предначертано узреть свет. Та же, что находит выход к поверхности, изливаясь в самые неописуемые формы, как раз и именуется лавой. Почему? Не совершенно понятно. В сути, магма и лава — одно и то же. В самой же «лаве» слышится и «лавина», и «обвал», что, в общем-то, соответствует наблюдаемым фактам: фронтальный край текущей лавы нередко вправду припоминает горный обвал. Только с вулкана катятся не прохладные булыжники, а раскаленные осколки, отлетевшие от корки лавового языка.
В течение года из недр выливается 4 км3 лавы, что совершенно малость, беря во внимание размеры нашей планетки. Будь это количество значительно больше, начались бы процессы глобального конфигурации климата, что не раз бывало в прошедшем. В последние годы ученые интенсивно дискуссируют последующий сценарий катастрофы конца мелового периода, приблизительно 65 миллионов годов назад. Тогда из-за окончательного распада Гондваны в неких местах раскаленная магма подошла очень близко к поверхности и прорвалась большими массами. В особенности обильные ее выходы были на индийской платформе, покрывшейся бессчетными разломами длиной до 100 км. Практически миллион кубометров лавы растеклось на площади 1,5 млн. км2. Местами покровы достигали толщины два километра, что отлично видно по геологическим разрезам Деканского плоскогорья. Спецы подсчитали, что лава заполняла местность в течение 30 000 лет — довольно стремительно, чтоб из остывающего расплава успели отделиться огромные порции углекислых и серосодержащих газов, достигнуть стратосферы и вызвать уменьшение озонового слоя. Последовавшее резкое изменение климата привело к массовому вымиранию животных на границе мезозойской и кайнозойской эр. С Земли пропали более 45% родов различных организмов.
Догадку о воздействии истечения лав на климат принимают не все, но факты налицо: глобальные вымирания фауны совпадают по времени с образованием широких лавовых полей. Так, 250 миллионов годов назад, когда случилось общее вымирание всего живого, мощнейшие извержения происходили на местности Восточной Сибири. Площадь лавовых покровов составила 2,5 млн. км2, а их суммарная толщина в районе Норильска достигала 3-х км.
Толща базальтов обнажается в обрыве на полуострове Кунашир. Медлительно остывающий однородный расплав с течением времени потрескался на ряды правильных вертикальных призм
Темная кровь планетки
Лавы, вызвавшие в прошедшем настолько масштабные действия, представлены более всераспространенным на Земле типом — базальтовым. Их заглавие показывает на то, что потом они преобразовывались в черную и томную горную породу — базальт. Базальтовые лавы наполовину состоят из диоксида кремния (кварца), наполовину — из оксида алюминия, железа, магния и других металлов. Конкретно металлы обеспечивают высшую температуру расплава — более 1 200°C и подвижность — базальтовый поток обычно течет со скоростью около 2 м/с, что, вобщем, не должно поражать: это средняя скорость бегущего человека. В 1950 году при извержении вулкана Мауна-Лоа на Гавайях замерили самый резвый лавовый поток: его фронтальный край двигался через редчайший лес со скоростью 2,8 м/с. Когда путь проложен, последующие потоки текут, так сказать, по жарким следам еще резвее. Сливаясь, лавовые языки образуют реки, в среднем течении которых расплав движется с большой скоростью — 10–18 м/с.
Для базальтовых лавовых потоков свойственны малая толщина (1-ые метры) и большая протяженность (10-ки км). Поверхность текущего базальта в большинстве случаев припоминает связку канатов, вытянутых повдоль движения лавы. Ее именуют гавайским словом «пахоэхоэ», что, по уверению местных геологов, не означает ничего, не считая определенного типа лавы. Более вязкие базальтовые потоки образуют поля остроугольных, схожих на шипы, обломков лав, именуемых также на гавайский манер «аа-лавами».
Базальтовые лавы всераспространены не только лишь на суше, еще больше они свойственны для океанов. Дно океанов — это огромные плиты базальта шириной 5–10 км. По оценке южноамериканского геолога Джоя Криспа, в объеме всех изливающихся за год на Земле лав три четверти приходится на подводные извержения. Базальты повсевременно вытекают из циклопического размера хребтов, прорезающих дно океанов и обозначающих собой границы литосферных плит. Каким бы неспешным ни было движение плит, оно сопровождается сильной сейсмической и вулканической активностью дна океана. Огромные массы расплава, поступающие из океанских разломов, не дают плитам истончиться, всегда увеличивают их.
Подводные извержения базальтов показывают нам очередной тип лавовой поверхности. Как еще одна порция лавы выплескивается на дно и соприкасается с водой, ее поверхность остывает и воспринимает форму капли — «подушки». Отсюда заглавие — пиллоу-лава, либо подушечная лава. Пиллоу-лава появляется каждый раз, когда расплав попадает в прохладную среду. Нередко при подледном извержении, когда поток скатывается в реку либо другой водоем, лава застывает в виде стекла, которое здесь же лопается и рассыпается пластинчатыми осколками.
Необъятные базальтовые поля (траппы) возрастом сотки миллионов лет скрывают внутри себя еще больше необыкновенные формы. Там, где древнейшие траппы выходят на поверхность, как, к примеру, в обрывах сибирских рек, можно повстречать ряды вертикальных 5- и 6-гранных призм. Это столбчатая отдельность, которая появляется при неспешном остывании большой массы однородного расплава. Базальт равномерно миниатюризируется в объеме и трескается по строго определенным плоскостям. Если трапповое поле, напротив, обнажается сверху, то заместо столбов открываются, как будто вымощенные огромной брусчаткой, поверхности — «мостовые гигантов». Они есть на многих лавовых плато, но самые именитые находятся в Англии.
Ни высочайшая температура, ни твердость застывшей лавы не служат препятствием для проникания в нее жизни. Сначала 90-х годов прошедшего века ученые отыскали мельчайшие организмы, которые поселяются в базальтовой лаве, излившейся на деньке океана. Как расплав малость остывает, бактерии «прогрызают» в нем ходы и устраивают колонии. Их нашли по наличию в базальтах определенных изотопов углерода, азота и фосфора — обычных товаров, выделяемых живыми созданиями.
Чем больше в лаве кремнезема, тем она вязче. Так именуемые средние лавы с содержанием диоксида кремния 53–62%, уже не так стремительно текут и не настолько горячи, как базальтовые. Их температура колеблется в интервале 800–900°C, а скорость потока составляет несколько метров в денек. Завышенная вязкость лавы, а поточнее, магмы, так как все главные характеристики расплав приобретает еще на глубине, кардинально меняет поведение вулкана. Из вязкой магмы сложнее высвобождаются скопившиеся в ней пузырьки газа. На подходе к поверхности давление снутри пузырьков в расплаве превосходит давление на их снаружи и газы высвобождаются со взрывом.
Обсидиан из лавы среднего состава, которая стремительно остыла, не успев кристаллизоваться. Вулкан Ньюберри, США
Обычно на фронтальном крае более вязкого лавового языка появляется корка, которая трескается и осыпается. Осколки здесь же подминаются напирающей сзади жаркой массой, но не успевают раствориться в ней, а застывают, как кирпичи в бетоне, образуя горную породу соответствующей структуры — лавобрекчию. Даже через 10-ки миллионов лет лавобрекчия сохраняет свое строение и свидетельствует о том, что в данном месте когда-то происходило вулканическое извержение.
В центре штата Орегон, США, находится вулкан Ньюберри, который увлекателен как раз лавами среднего состава. Последний раз он активировался более тыщи годов назад, и на финишной стадии извержения, перед тем как уснуть, из вулкана вытек лавовый язык длиной 1 800 метров и шириной около 2-ух метров, застывший в виде чистейшего обсидиана — вулканического стекла темного цвета. Схожее стекло выходит, когда расплав стремительно остывает, не успевая кристаллизоваться. Не считая того, обсидиан нередко находят на периферии лавового потока, которая охлаждается резвее. С течением времени в стекле начинают расти кристаллы, и оно преобразуется в одну из горных пород кислого либо среднего состава. Вот почему обсидиан находят только посреди относительно юных товаров извержения, в старых вулканитах его уже нет.
От чертовых пальцев до фьямме
Если количество кремнезема занимает более 63% состава, расплав становится совершенно вязким и неуклюжим. В большинстве случаев такая лава, именуемая кислой, вообщем не способна течь и застывает в подводящем канале либо выдавливается из жерла в виде обелисков, «чертовых пальцев», башен и колонн. Если же кислой магме все-же удается достигнуть поверхности и вылиться, потоки ее движутся очень медлительно, по нескольку см, время от времени метров в час.
С кислыми расплавами связаны необыкновенные горные породы. К примеру, игнимбриты. Когда кислый расплав в приповерхностном очаге насыщается газами, он становится очень подвижным и стремительно выбрасывается из жерла, а позже совместно с туфами и пеплом стекает назад в образовавшуюся после выброса впадину — кальдеру. С течением времени эта смесь застывает и кристаллизуется, а на сероватом фоне породы ясно выделяются большие линзы темного стекла в виде некорректных клочьев, искр либо языков пламени, отчего их именуют «фьямме». Это следы расслоения кислого расплава, когда он еще находился под землей.
Время от времени кислая лава до того очень насыщается газами, что практически вскипает и становится пемзой. Пемза — очень легкий материал, с наименьшей, чем у воды, плотностью, потому случается, что после подводных извержений мореходы наблюдают в океане целые поля плавающей пемзы.
Карбонатная лава течет только из вулкана Олдоиньо-Ленгаи в Танзании. Это самая прохладная лава — ее температура не превосходит 600°С
Многие вопросы, связанные с лавами, остаются без ответа. К примеру, почему из 1-го и такого же вулкана могут вытекать лавы различного состава, как, к примеру, на Камчатке. Но если в этом случае есть, по последней мере, убедительные догадки, то возникновение карбонатной лавы остается совершенной загадкой. Ее, наполовину состоящую из карбонатов натрия и калия, изрыгает в текущее время единственный на Земле вулкан — Олдоиньо-Ленгаи в Северной Танзании. Температура расплава составляет 510°C. Это самая прохладная и водянистая лава в мире, она течет по земле как будто вода. Цвет жаркой лавы — темный либо темно-коричневый, но уже через несколько часов пребывания на воздухе карбонатный расплав светлеет, а спустя несколько месяцев становится практически белоснежным. Застывшие карбонатные лавы — мягенькие и ломкие, просто растворяются в воде, видимо, потому геологи не находят следов подобных извержений в глубочайшей древности.
Лава играет главную роль в одной из острейших заморочек геологии — что все-таки разогревает земные недра. Из-за чего в мантии появляются очаги расплавленного материала, которые подымаются ввысь, проплавляют земную кору и порождают вулканы? Лава — это только малая часть массивного планетарного процесса, пружины которого укрыты глубоко под землей.
