Вулканы создали условия для зарождения жизни на Земле

«Без вулканов на Земле не было бы ни атмосферы, ни гидросферы, ни жизни»

Апр 6 • Естественные науки, НаукаКомментариев нет

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5,00 out of 5)

Вулканы всегда вызывали страх и трепет. Вокруг этих огнедышащих гигантов ходит немало легенд и домыслов. О природе, особенностях и характерах вулканов рассказал завлабораторией прикладной геофизики и вулканологии Института физики Земли РАН Алексей Собисевич.

Алексей Леонидович, что представляет собой вулкан? И что происходит внутри нашей планеты, заставляя этих гигантов извергаться?

Вулкан — это своеобразная «тепловая машина», точнее — часть глобальной «тепловой машины» планеты Земля. Все геологические процессы и природные изменения на нашей планете приводятся в движение двумя основными силами: тепловой энергией из недр Земли (движение литосферных плит, вулканизм, землетрясения) и теплом от Солнца (воздействие на атмосферу и гидросферу). Так что тепловая энергия Земли и есть движущая сила вулканизма, является причиной вулканических проявлений на ее поверхности и управляет ими.

Вулкан представляет собой выход на поверхность магматического материала, по сути — тепла, которое Земля накопила изначально с момента своего формирования. Вулканы будут на Земле до конца ее геологической истории. Никуда нам от вулканизма не деться. В то же время перенос тепла в связи с вулканизмом имеет сложную природу, до конца ещё не изучен.

Собственно магма – источник продуктов вулканизма. Это расплав, образующийся в мантии или в пределах земной коры при определённых значениях температур и давлений. Подъём магматических расплавов к поверхности, всплывание вещества приводит к образованию магматических очагов.

Все вулканы имеют в своем основании магматический очаг — один или несколько. Объемы магматических очагов могут быть значительными, достигать сотни кубических километров. От магматического очага к поверхности идет магмовод — протяжённая трещина или вулканический канал, иногда образуются побочные каналы — дополнительные центры извержения, что отдаленно напоминает грибницу. Расплавленная горная порода в коре может находиться в стабильном состоянии и никак себя не проявлять — тогда мы говорим, что вулкан спит. При застывании магматических пород в пределах земной коры возникают интрузивные или плутонические горные породы. Субвулканические и плутонические интрузивные тела, внедрившиеся и застывшие в земной коре в прошлые геологические эпохи, нередко бывают обнажены по мере разрушения пород кровли и становятся доступными для изучения (например, лакколиты Пятигорска).

Но при определенных условиях (наличия разрывных нарушений в земной коре, интенсивном омывании очага глубинными флюидами) магма, внедряясь в ослабленные зоны земной коры (что характерно для границ литосферных плит) достигает дневной поверхности и изливается в виде лавы, а значительная часть растворённых в ней газов поступает в атмосферу. Это и будет называться вулканическим явлением или вулканизмом.

Движущей силой извержения являются газы, растворенные в магме. Если возникает трещина или другие условия для спонтанной дегазации расплава, это приводит к тому, что магма буквально вскипает. Происходит вспенивание магматического расплава, а постоянное уменьшение давления при подъёме к поверхности усиливает этот процесс подобно цепной реакции. Тот же эффект мы наблюдаем, когда открываем банку газировки, которую предварительно хорошо потрясли. Вулканические продукты, в особенности газовая составляющая, определяют «стиль извержения» и в соответствии с ним — различные формы вулканических построек.

Вулканы создали условия для зарождения жизни на Земле

Вулканы, помимо Земли, есть на многих других небесных телах нашей Солнечной системы. На Венере, например. На Марсе находится один из самых больших вулканов Солнечной системы — гора Олимп высотой более 20 километров — правда, потухший, как и весь вулканизм на Марсе.

Если вулканизм потух, что это значит?

Вулкан и вулканизм — это не одно и то же. Если потух вулкан и его магматический очаг полностью застыл (как, например, вулкан Кара-Даг в Крыму), то это явление, так сказать, местного значения.

Вулканизм — процесс глобальный, планетарный. Без вулканизма на Земле не было бы ни атмосферы, ни гидросферы, ни жизни. Если вулканизм прекратился — планета мертва. Так что вулканы в определенном смысле создали условия для зарождения жизни на нашей планете.

Зарождение вулканов — процесс длительный?

Длительный, но и тут есть интересные моменты. Был такой случай в Мексике: в 1943 году посреди кукурузного поля сформировался шлаковый конус Парикутин, и за девять лет он вырос почти на 400 м. Достаточно быстро могут сформироваться центры извержений и на морском дне. Там земная кора очень тонкая, магма находится близко от поверхности. Фактически срединно-океанические хребты целиком состоят из вулканических аппаратов, и новые вулканы возникают там постоянно.

Есть ли факторы, провоцирующие извержения вулканов?

Существует теория, что близкие к вулкану сильные землетрясения могут спровоцировать его извержение. В теории есть и обратная зависимость, что начало вулканической деятельности может стать причиной сильного землетрясения в региональном масштабе. Однако ни одна из теорий на сегодня уверенно не работает. Нельзя с уверенностью сказать, что конкретно вот это землетрясение стало причиной извержения конкретно вот этого вулкана (и наоборот).

В то же время, вулканизм и сейсмичность — генетически связанные процессы. Пробуждение вулкана, как правило, сопровождается сейсмической подготовкой. Это преимущественно слабые сейсмические события, сопровождающие движение магмы к поверхности и непосредственно извержение.

Сколько на сегодняшний день известно вулканов, и какие из них наиболее активные?

Число вулканических аппаратов на Земле постоянно уточняется. Каждый год открывают новые вулканы, вулканические центры, а иногда и «супервулканы». В основном — на дне океанов. Существует пополняемая база данных вулканов, которая находится в открытом доступе (http://volcano.si.edu/). В этой базе более полутора тысяч записей.

Если не рассматривать подводную вулканическую деятельность, то наиболее активны в настоящее время вулканы в пределах Тихоокеанского огненного кольца (Гавайских островов, Индонезии, Новой Зеландии, Центральной, Северной и Южной Америки, Камчатки и Курил, Японии), а также в Исландии, в Северо-Восточной Африке и частично на юге Европы. На Кавказе тоже есть вулканы. Например, Эльбрус, Казбек. А в районе Пятигорска — субвулканические структуры или лакколиты — магматические интрузии, которые подошли близко к поверхности, приподняли осадочный чехол, но полноценными вулканами так и не стали. Не хватило тепла, чтобы извергнуться по-настоящему. Они просто застыли и постепенно остывают. Горячие минеральные источники Кавказских Минеральных вод — свидетельство угасающих вулканических процессов.

Есть ли шанс, что вулканы на Кавказе могут проснуться?

Этот процесс очень длительный, он может занять миллионы лет. Теоретически у нас на Кавказе есть активные вулканы — Эльбрус и Казбек. Эльбрус на протяжении последних 10 тыс. лет извергался по меньшей мере восемь раз. Последний раз примерно 1800 лет назад. Эльбрус — это активный вулкан, мы его изучаем, наблюдаем с использованием самых современных инструментальных методов, как он дышит, живёт. В ближайшие сотни лет ожидать от него каких-либо активных вулканических действий не приходится. Слабая сейсмическая активность в районе вулканической постройки Эльбруса связана в основном с движением ледников. Глубинных землетрясений рядом с магматическим очагом было всего несколько штук за последние три года. Это очень мало. Для сравнения: на Камчатке вблизи активных вулканов происходят десятки слабых землетрясений в течение одного часа. Именно там, на Камчатке, расположены самые активные вулканы России: Шивелуч, Ключевской, Корякский и другие. Но это обычные, а не «супервулканы».

Чем отличается супервулкан от обычных вулканов — мощностью, размерами?

Самое главное различие — объём магматического очага — той силы, того источника, что непосредственно питает извержение. Для обычных вулканов объёмы магматических очагов исчисляются сотнями кубических километров, для «супервулканов» — тысячами. Соответственно, и объёмы извержений различаются существенно. Йеллоустоунский «супервулкан», судя его по геологической истории, производил извержения объёмами до тысячи кубических километров и более.

Сколько обычных вулканов должно одновременно взорваться, чтобы получился эффект Йеллоустоуна?

Опасная цифра, скажем так: это многие сотни Шивелучей.

Впечатляет. А за какой срок можно узнать, что грядет извержение?

За несколько лет, особенно у вулканов, которые долгое время спали. Активизация — не моментальный процесс. При правильной интерпретации данных и регулярном наблюдении, посмотрев даже два извержения, можно с уверенностью сказать, когда будет следующее. Та же Этна в этом плане считается образцово-показательным вулканом. Хороший пример — прошлогоднее извержение Толбачика. Примерно за год было понятно, что начался процесс его активизации. В прошлый раз, в 1975-м году, предсказали начало извержения с точностью до часа.

Вулканы создали условия для зарождения жизни на Земле

И от каких вулканов можно в ближайшее время ожидать извержения?

Скорее всего, будет деятельность вулканов в Исландии, там несколько вулканов находятся в состоянии «боеготовности». Будут продолжать работу вулканы в Индонезии и других сегментах Тихоокеанского огненного кольца. Такого количества вулканов на душу населения, как в Индонезии, по-моему больше нет нигде. Из наших вулканов продолжит извергаться Шивелуч — он далеко не все сказал. Есть еще порох в пороховницах.

А нагнетание опасности вокруг «супервулкана» Йеллоустоун имеет под собой основания?

Йеллоустоун действительно большой и опасный вулкан, но находится он в состоянии очень далеком от готовности к извержению. На сегодняшний день известно, что из всего гигантского объема магматического очага Йеллоустоун менее десяти процентов находится в расплавленном состоянии. С другой стороны, его магматический очаг имеет глубинную систему питания, связанную с «горячей точкой», поток тепла идёт из мантии Земли. Это означает, что Йеллоустоун будет существовать ещё очень и очень долго. Когда-нибудь в геологическом будущем этот вулкан себя проявит, но наша человеческая цивилизация вряд ли столкнется с этой проблемой. Вероятность этого близка к нулю, ведь счёт идет на десятки и сотни тысяч лет.

Но не так давно было объявлено, что вулкан просыпается…

Наличие такого опасного природного объекта — повод для околонаучных спекуляций. Вот наблюдали мы сейсмическую активизацию накануне первого апреля. Одно землетрясение было с магнитудой четыре. Ну и что? Это совершенно заурядное событие. В 50-х годах прошлого века здесь зафиксировали событие с магнитудой 7. И ничего не произошло. Кстати, в кальдере Йеллоустоун регулярно происходят землетрясения, и большинство из них связаны не с вулканической, а с гидротермальной активностью: работают гейзеры, бурлят горячие источники. Но там настолько чувствительная аппаратура, что фиксирует малейшие колебания. Бизоны пробегут — тоже будет видно на сейсмограммах. Кстати, вулканологи теперь шутят, что некоторые из недавних землетрясений — это просто «слишком сильно бизоны пробежались».

Медийная шумиха по поводу бегущих от вулкана бизонов — это самый обычный информационный вброс «на первое апреля». Кто-то из наших зарубежных коллег так пошутил. По сути, эпизод сейсмической активности — заурядный эпизод из жизни вулкана Йеллоустоун.

Следует заметить, что помимо «суперизвержений» в кальдере Йеллоустоун происходят и обычные извержения, излияния лавы. Последнее было около 70 тысяч лет назад. И это, кстати, показатель того, что магматический очаг не готов к «суперизвержению». Вот если там вообще прекратится гидротермальная активность, все гейзеры исчезнут и озера остынут — это будет недобрый знак. Значит, гидротермальная система нарушена, и нет выноса тепла с глубины. Получится эффект скороварки. А сейчас там открытая кастрюля: все парит, гейзеры бурлят, тепловая энергия разгружается. Там где есть гидротермы, как правило, извержения не происходят. Так что в случае с Йеллоустоуном бояться нам нечего. Желающие убедиться в этом лично могут обратиться к самому надёжному первичному источнику научной информации — сайту Йеллоустоунской вулканологической обсерватории (http://volcanoes.usgs.gov/observatories/yvo/).

Беседовала Екатерина Люльчак

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции.
При републикации материалов сайта «Тезис. Гуманитарные дискуссии» прямая активная ссылка на исходный текст материала обязательна.

Похожие записи

« »