Этна и вулканологи

Дыхание вулкана

Непрестанная активность Этны – сущая благодать для многих. Для густого населения ее подножия, поскольку плодородие полей и садов поддерживается естественным опылением из кратера. Благодать для любопытствующих туристов, приезжающих взглянуть на действующий вулкан; опять-таки благодать для тех, кто этим туризмом кормится и живет. Это, наконец, благодать для вулканологов.

Постоянная, к тому же большей частью умеренная активность – редкая удача для исследователей. Добавьте сюда разнообразные преимущества, которые представляет вулкан, расположенный на земле древней цивилизации, начиная от лабораторий и магазинов в крупных городах, кончая средствами сообщения, торными дорогами, а главное – аэродромом, сокращающим до двух-трех часов путь из Парижа до Этны.

Постоянство этнийской активности позволяет заблаговременно составлять программы исследований. Можно быть уверенным, что к назначенной дате хотя бы в одной скважине будет наблюдаться интересная форма эруптивной деятельности – вещь, весьма проблематичная на обычном вулкане, если он вообще не уснул. Некоторые замеры необходимо делать прямо в жерле, а не на почтительном расстоянии от огнедышащей бездны. Это, в частности, относится к химическому составу газов и их физическим характеристикам. Где их взять, если не в устье? На воздухе газы сразу трансформируются. Расширение, охлаждение, химические изменения в результате взаимных реакций, смена температурных условий и давления, окисление кислородом воздуха или же, если фумаролы проходят через скальные породы и вулканический пепел, подземными водами – все это полностью меняет характеристики летучих частей вулканических выбросов и скрывает их истинную природу.

Необычайно резкие колебания амплитуд эруптивной газовой фазы (как она зовется на научном языке) были впервые выявлены Тонани, Эльскенсом и мной в 1963 году на Стромболи. Эти вариации, важные для понимания законов, управляющих вулканическими явлениями, затухают с расстоянием. Уже в метре от магмы температура часто падает примерно с 1000 °C до нескольких сот градусов, а содержание воздуха в аэрозолях превышает девять десятых объема. Оставшаяся часть – обедненная, окисленная, охлажденная – очень далека от картины, какую являли газы долю секунды до того, и уж, конечно, они не имеют ничего общего с «оригиналом». Восстановить по ним протекающие в огненной толще магмы процессы нет никаких шансов. О приближении эруптивной фазы могли бы сигнализировать газы в момент зарождения. Однако для этого следует брать пробы непосредственно в расплавленной массе.

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.