Тепло и холод Севера

ВУЛКАНЫ

В Яно-Колымской складчатой области излившимися магматическими породами образован пояс длиной 700 км и шириной до 30 км. Отсюда можно заключить, что вулканическая деятельность проявлялась в очень больших масштабах. Только в верхнемеловое время вулканиты занимали площадь 80 тыс. км², а в третичное — 60 тыс. км². Четвертичные вулканиты сосредоточены на площади всего 500 км², что свидетельствует о резком ослаблении магматической активности.

Наибольшие проявления вулканизма этого времени известны в пределах Южного Анюйского хребта в бассейне Колымы. В этом районе детально изучены Анюйский вулкан и трещинные излияния в долине реки Монни. Извержения здесь происходили в два этапа. Первый этап ознаменовался крупными излияниями базальтовых лав, связанных с рядом широтных разрывов вдоль реки Монни. Лавы заполнили дно долины на протяжении 52 км и на ширину 2–4 км. Общая площадь трещинных извержений достигает 100 км² при средней мощности потока 30 м.

Второй этап вулканической активности выразился в прорыве застывших магматических расплавов у пересечения нескольких поперечных тектонических разрывов в истоках Монни, где расположен конус Анюйского вулкана. На этот раз извержения были преимущественно взрывные.

Анюйский вулканический конус располагается в верховьях левого притока Монни на линии тектонического разрыва. Форма вулкана напоминает правильный конус, усеченный приблизительно на половине своей высоты. Диаметр кратера 300 м. Вулкан по своим морфологическим особенностям относится к аппаратам центрального типа, формирование которых связано с многократными извержениями.

Геологический возраст Анюйского вулкана определяется как позднечетвертичный и, вероятно, не превышает 400–500 лет.

В 100 км к югу от Анюйского вулкана, на левобережье Большого Анюя, находится Алучинская группа из трех вулканов (среднее течение реки Алучин). Извержение вулканов этой группы происходило в несколько этапов. Масштабы их были довольно значительными, что подтверждается лавовыми потоками базальтов, которые прослеживаются на 70 км.

На правобережье реки Чимчемемель, впадающей в Большой Анюй, расположен вулкан Билибина. Он образовался в результате многократных извержений андезито-базальтов и базальтов.

В верховьях рек Малого Анюя и Малой Росомашьей (Северный Анюйский хребет) обнаружены исключительно свежие и очень пористые лавовые потоки базальтов, свидетельствующие о сравнительно недавнем извержении в этом районе.

В бассейне Индигирки, по правобережью ее крупного притока — Момы, находится вулкан Балаган-Тас. До недавнего времени (50-е годы) он считался единственным на Северо-Востоке. Лавовые потоки изливались только из кратера вулкана. Длина их достигала 4 км, ширина — 2–3 км, а средняя мощность — 20 м. Вулкан приурочен к глубинному тектоническому разлому и размещался на стыке двух структурных областей — Момо-Селенняхской впадины и хребта Илинь-Тас. Он представляет собой почти правильный конус высотой 190 м, сложенный в основном лавами базальтового состава с самым низким по сравнению с базальтами других вулканов Северо-Востока содержанием кремнезема.

Необычайно обильна пористость базальтов Балаган-Таса –71 %. Следовательно, они были сильно насыщены газами.

Для базальтов вулкана характерно высокое содержание двуокиси титана (3,81 %). Любопытно, что образец базальта, доставленный автоматической станцией «Луна-16» из Моря Изобилия, содержит двуокиси титана 4,9 %, а взятый «Аполлоном-12» из Океана Бурь –3,7 %. Как видим, лишь в базальтовой породе Моря Изобилия содержание двуокиси титана больше, чем в базальтах вулкана Балаган-Тас.

Необычно в базальтах вулкана и содержание других рудных минералов, превышающее в отдельных случаях 11 %. Иногда в них рудные минералы почти полностью слагают полосы мощностью 1–2 см.

Интерес представляет оловоносность базальтов. Наиболее высокое содержание его (4,2 %) отмечено в плотных базальтах лавовых потоков. Попутно отметим, что геологом И. Я. Некрасовым обнаружена оловоносность и в других излившихся породах. Так, в андезитах хребта Улахан-Сис (гора Полевая) содержание олова 7–13 г/т. Встречаются породы и с более высоким содержанием металла.

Поскольку Балаган-Тас лежит на рыхлых речных отложениях, отсутствуют следы изменения пород, обильна их пористость и хорошо сохранился вулканический конус, можно заключить, что возраст вулкана не более 500–600 лет.

В той же зоне глубинных разломов, где находится вулкан Балаган-Тас, в бассейне реки Ясачной (левый приток Колымы) обнаружены свежие ярко-красные пористые базальты, похожие на лавы Балаган-Таса.

В нижнем течении Индигирки выявлено несколько центров вулканической деятельности. Главнейшие из них расположены на границе хребта Полоусного и Срединного Колымского массива, а также в поперечных по отношению к складчатым структурам глубинных разломах. Это вулканы центрального типа на Кондаковском плоскогорье, в горах Ат-Хая, Мусункучан, Джахтардахских и др. Лавовые потоки базальтового и андезитового состава в долинах молодой речной сети, хорошо сохранившиеся вулканические конусы, в частности Кондаковского плоскогорья, свидетельствуют о том, что образование их происходило в четвертичное время.

Широко развиты базальты хорошей сохранности в бассейне реки Анадырь.

Небольшой центр вулканической деятельности был открыт в 1951 г. на полуострове Тайгонос. Его плотные черные базальты мощностью до 70 м также можно отнести к четвертичному возрасту.

Горные породы, которыми сложены молодые вулканы Северо-Востока, как видим, представлены главным образом базальтами, однако на правобережье Момы выступает купол «Маяк», породы которого относятся к липаритам. Он имеет правильную конусовидную форму, высота его 400 м, диаметр основания 1200 м. Приурочен купол к той же зоне глубинных разломов, что и вулкан Балаган-Тас.

При извержении вулканов на поверхность Земли поступают газообразные, жидкие и твердые продукты. Когда расплав пересыщен газами и парами, происходит взрывное извержение; когда же расплав беден ими, лавовый поток изливается на поверхность более спокойно. В первом случае продукты выбрасываются в дробленом виде. Лавовые фонтаны состоят из пузыристых базальтов. К рыхлым продуктам относятся и вулканические бомбы — выбросы вязкопластического вещества. Они чаще встречаются на кромке кратера и на склоне вулканического конуса. Бомбы образуются из чуть остывших кусков лавы, на которых уже возникла тоненькая корочка. Формы их самые разнообразные: полосовидные, трубчатые, шаровые, винтообразно закрученные, петлевидные и др. Окраска вулканических бомб большей частью густо-коричневая, поверхность шероховатая. Размеры их невелики — от 5–15 см до 1 м в диаметре, иногда больше.

Очень много выбрасывается частиц раскаленной лавы размером от 2 до 20 мм; они называются лапилли. Самые распространенные продукты взрывных извержений — песок и пепел, они нередко многометровым слоем покрывают склоны и подножие вулканов.

Лавовые потоки тоже различаются между собой. Иногда поверхность их состоит из полуспекшихся обломков — это глыбовые. В других случаях потоки имеют ровную, словно речная гладь, поверхность. Своеобразны канатные и волнистые лавы, присущие некоторым вулканам Северо-Востока. Они возникают при сравнительно медленном движении потока. На его поверхности образуется остывшая корка, которая отстает в своем движении от находящегося под ней более жидкого расплава. Вначале в корке появляются морщины, но по мере движения потока они превращаются в валики или канаты.

На лавовых потоках нередко встречаются валы коробления и вздутия (Анюйский вулкан). Объясняется это неровностями рельефа или препятствиями, возникающими на пути потока. В коренных обнажениях наблюдается столбчатая и глыбовая отдельность базальтов.

Объемы лавовых потоков невероятно велики. Например, при извержении вулкана Лаки в Исландии только один из лавовых потоков имел длину 100 км, а ширина его достигала 30 км. Большой объем потоков и у Анюйского вулкана — 3 км³, которые прослеживаются на протяжении 52 км. Площадь базальтовых потоков вулкана Балаган-Тас 12 км², но объем их невелик.

Как говорилось выше, в большинстве случаев вулканические продукты Северо-Востока имеют базальтовый состав. Эта порода обладает многими ценными качествами: высокой прочностью, химической стойкостью, устойчивостью к колебаниям температуры, хорошо поддается обработке. Базальт применяется в строительном деле как стеновой и облицовочный материал, в камнелитейной промышленности. Он используется для изготовления изоляторов, кислотоустойчивых изделий (труб, желобов, ванн). Из него делают своеобразную вату, представляющую звуко- и теплоизоляционный материал. Из базальтов освоен выпуск искусственного полотна для жаростойких костюмов. Они очень легкие и могут выдерживать температуру от –260 до +900 °C. Из базальта делают даже бумагу для технических целей. Изготовлены образцы базальтопластика, по прочности не уступающие стали.

Среди вулканических продуктов Северо-Востока встречается пемза, которая образуется из твердых стекловатых пород. Будучи еще расплавленной, она вспенивается, поэтому пемзу иногда называют каменной пеной, или ватой. Пока расплыв находится на глубине и под соответствующим давлением, вода выйти из него не может. Но как только расплав достигает поверхности, давление исчезает и тогда вода, содержащаяся в расплаве, превращается в пар; увеличившийся объем (пар из воды) раздувает еще не остывший расплав. Образуется множество пор, почему пемза почти в 10 раз легче плотной породы.

Такие качества пемзы, как твердость, однородность и легкость, давно привлекали к себе внимание. Пемза используется главным образом в строительном деле как тепло- и электроизоляционный материал. Пористость пемзы способствует также звукоизоляции помещений.

На территории Северо-Востока широко развиты туфы. Толщи их, измеряемые многими сотнями метров, встречаются в Момо-Зырянской и Сюрюктяхской впадинах, в хребтах Тас-Хаяхтах, Полоусный, Улахан-Сис и др.

Туфы образуются из обломочного вулканического материала. Состав их зависит от поступающего к поверхности магматического расплава. Туфы обладают высокой пористостью, низкой тепло- и звукопроводимостью, мягкостью и поэтому легко поддаются механической обработке. Об этих свойствах туфов знали много веков назад. В обрывистых скалах, сложенных туфами, строились жилища, сохранившиеся и поныне. Например, в Грузии известны пещерные храмы Вардзия. Здесь еще в XII–XIII вв. в горизонте туфов были выбиты сотни монастырских помещений.

Туф — один из наиболее ценных строительных материалов. Он широко используется как стеновой, для облицовки зданий и других сооружений. Постройки, облицованные туфом, имеют красивый вид. Благодаря высоким декоративным качествам (узорчатость, богатая цветовая гамма) особенно большой популярностью пользуется артикский туф (Армения).

В строительном деле, и особенно для облицовки зданий, применяются и игнимбриты. Эти породы обладают множеством цветовых оттенков. Игнимбриты стали широко известны после катастрофического извержения вулкана Катмай в 1912 г. Тогда было выброшено 28 км³ вулканического материала. Однако не из всякого рыхлого материала образуются игнимбриты, а лишь из обломков, перенесенных по воздуху и не успевших остыть. Выпав на земную поверхность, эти частицы спаялись, образовав местами монолитные толщи. Отсюда и возник термин «игнимбрит», что означает по-латыни «палящая туча», «огненный ливень».

В результате излияния лавовых потоков, выжимания куполов и взрывных извержений вулканов образуются обсидианы и перлиты (вулканическое стекло).

Обсидианы и перлиты различаются между собой содержанием в них воды: в первых — около 1, во вторых — 2–4 %. По составу породы относятся к кислому ряду. По этой причине в расплавленном виде они имеют большую вязкость. Изливаясь из жерла вулкана, обсидианы и перлиты не кристаллизуются, а застывают в виде стекла. Однако в некоторых обнажениях видно, что верхние части потока вспучены и чем-то напоминают пемзу. Наиболее ценными качествами обладают обсидианы и перлиты, образовавшиеся в результате излияния лавовых потоков, поскольку они имеют наибольший коэффициент вспучиваемости.

Вулканическое стекло имеет широкую сферу применения. Оно может быть использовано для получения искусственной пемзы, в бумажной промышленности. Из него изготовляют плиты, которые являются великолепным облицовочным материалом, оптические стекла, лабораторную посуду, стекловолокно, фильтроперлит. Таков далеко не полный перечень применения вулканического стекла.

Мы уже знаем, что при взрывных извержениях, выбрасываются миллиарды тонн мелкодробленого материала — пепла, содержащего многие минеральные компоненты, полезные для удобрения почв. Не случайно издавна люди селились у подножий вулканов. Подсчитано, что при извержении вулкана Безымянного на Камчатке в 1956 г. в выброшенных за один день на поверхность земли продуктах содержалось 450 тыс. т азота, 80 тыс. т калия, 36 тыс. т магния, 35 тыс. т кальция. А вулкан Этна на острове Сицилия только в течение одних суток выбрасывает в газообразной форме 9 кг платины, 2400 кг золота, 420 тыс. т серы. Из недр вулканическими извержениями выносятся также серебро, олово, цинк, свинец, титан, железо, марганец.

К районам расположения вулканов приурочены термальные источники. Термальные воды обладают бальнеологическими свойствами; кроме того, они ценное химическое сырье, ибо содержат такие минеральные компоненты, как бор, мышьяк, ртуть, цинк, медь и др. В термальных водах успешнее идет разведение рыб: они быстрее, чем в обычных условиях, набирают вес.

Термальные источники в одних случаях спокойно изливаются, в других — бурлят и фонтанируют.

Теперь о типах вулканов. На Северо-Востоке наиболее распространены конусовидные вулканы. Когда извержение случается лишь один раз и протекает сравнительно спокойно, образуется моногенный вулкан. Но больше конусовидных вулканов многократного извержения. Вначале происходит взрыв и накапливаются рыхлые продукты, затем на них изливаются лавовые потоки. После паузы, которая может длиться от десятилетий до тысячелетий, извержение повторяется. Конус становится все выше, в нем отчетливо видны слои рыхлых продуктов и плотных лавовых потоков. Такие вулканы называются многослойными, или стратовулканами. Вулканы имеют несколько усеченную вершину с чашеобразным углублением — кратером. Они иногда превышают 6-километровую отметку. Однако высота вулканов не беспредельна. Наступает такой период, когда магматический расплав, поднимающийся к жерлу вулкана, не в состоянии преодолеть затвердевшую пробку, образовавшуюся в результате предыдущих извержений, и тогда новое извержение происходит на склонах конуса вулкана, куда расплаву легче пробиться.

Так рождаются побочные, или паразитные, кратеры. На вулкане Ключевская сопка (Камчатка) их насчитывается 86.

Конусовидные вулканы бывают и двойными. Вулкан Авача на Камчатке когда-то имел конус высотой около 3000 м (сейчас 2751 м). Взрывом большой силы была срезана наполовину вершина. Образовался огромный кратер с кольцеобразным выступом. Последний был прорван на юго-западе, поскольку взрывное извержение было ориентировано в том же направлении. Вместе с вершиной конуса была унесена и кромка кратера. О силе взрыва можно судить по глыбам весом в десятки тонн; они перебрасывались на расстояние до 25 км от центра извержения. В кратере в результате многократных извержений сформировался второй конус, опоясанный крутой кромкой, которая осталась от первого. Получился двойной вулкан — конус в конусе, или вулкан типа «Сомма — Везувий».

При вулканических извержениях вследствие оседания кровли или даже конуса вулкана возникают кальдеры. Суть процесса заключается в том, что магматический очаг, откуда поступают продукты вулканическпх извержений, постепенно истощается. Громадные объемы кровли как бы провисают над этими опустевшими камерами, происходит провал, в результате которого образуется кальдера. Диаметр ее может достигать 25 км.

На Северо-Востоке имеются не только конусовидные вулканы, но и трещинные. Особенно мощные трещинные извержения происходили здесь в мезозойскую эру, когда на поверхность Земли поступали большие объемы вулканического материала. Это, в частности, характерно для долины Монни, где лавы трещинных извержений большой протяженности отчасти скрыты под лавами Анюйского вулкана.

Случаются такие извержения и в наше время. Например, Большое Трещинное Толбачинское извержение продолжалось 450 дней. За короткое время в земле образовалась система трещин, протяженность отдельных из них превышала 1 км. По ним и поступали к поверхности расплавы, покрывшие территорию площадью 45 км².

Отличаются от предыдущих щитовые (щитовидные) вулканы. Хотя и здесь вулканические продукты поступают на поверхность из центрального канала, но тип вулканической постройки несколько иной. Вулканический материал (главным образом лавовые потоки) обеднен парами и газами, имеет малую вязкость и обладает большой подвижностью. При застывании лавы формируют очень плоские тела. Но так как извержение повторяется многократно, то образуется мощный щитовой вулкан. Такие вулканы широко распространены на Гавайях, поэтому данный тип и получил название гавайского.

В настоящее время человек еще не в состоянии предотвратить катастрофические извержения, но определить, где и когда они произойдут и в каких масштабах, стало возможным.

На чем же основано предсказание извержений? Наиболее универсальным предвестником являются вулканические землетрясения. Другим важным признаком приближающегося извержения служат наклоны земной поверхности, которые наиболее выразительны для подножия вулканов. О грозящей опасности говорит изменение магнитного поля земли вблизи вулкана. И еще один предвестник: оказывается, газовый состав фумарол чувствительно реагирует на поведение вулкана — при усилении или ослаблении вулканической деятельности он изменяет свой состав.

Вулканическая деятельность оказывает влияние и на климат планеты. При извержении вулканов выделяется огромное количество тепла. Казалось бы, чем больше вулканических извержений, тем теплее должно быть на Земле. Однако все происходит наоборот. В чем же тут дело? Как предполагают геологи И. В. Мелекесцев, В. Н. Виноградов и др., активная вулканическая деятельность способствует не только похолоданию, но даже возникновению и существованию ледников. Вулканизм воздействует на земную атмосферу главным образом тем, что загрязняет ее мелкодробленым вулканическим материалом. Загрязнение атмосферы приводит к уменьшению ее прозрачности, из-за вулканической пыли на Землю проникает меньше солнечного тепла. Находящиеся в атмосфере частицы пыли способствуют развитию облачности. Это также влияет на проникновение солнечных лучей на нашу планету. Даже извержение единичных вулканов иногда заметно отражается на атмосферных явлениях Земли. Так, в 1907 г. при извержении вулкана Ксудач было отмечено удлинение сумерек и ослабление дневного света. В других случаях извержение вулканов отражалось и на температурном режиме Земли (понижение на 0,5–0,6 °C).

В прошлом, во время повышенной вулканической деятельности, атмосфера была загрязнена, что не могло не сказаться на климатических условиях земного шара. Для того чтобы наступило начало ледникового периода, достаточно в умеренных поясах понижение температуры на 4–5 °C.

В 20–30-х годах нашего столетия вулканических извержений было мало, и атмосфера стала относительно прозрачной. Это сказалось на климатических условиях, особенно заметно на Севере, где средняя годовая температура поднялась на 0,6 °C и значительно отступили полярные льды. В 40-х годах вулканическая активность возросла, и началось похолодание.