Глядя на лаву, кристалличность которой почти приближалась к граниту, я думал: как ей удалось так сильно закристаллизоваться? Почему объем кристаллической фазы доходит до трех четвертей, а то и четырех пятых общего объема, в то время как для Этны характерна как раз обратная пропорция? Кристаллизация минералов начинается тогда, когда будущие частички кристаллов, растворенные в жидкости и свободно блуждающие, перенасыщают раствор и слипаются благодаря химическому сродству. Это происходит при изменении внешних условий, таких, как температура, гидростатическое давление, возникновение пузырьков газа, внедрение в кипящую магму молекул из вмещающих пород, например Н2О, СаО и пр.
Вот что происходит, например, с оливином, который кристаллизуется первым. Молекулы окиси кремния сближаются с молекулами окиси магния и окиси железа (или с атомами, входящими в эти молекулы), сцепляются с ними и выстраиваются в четкую кристаллическую решетку, характерную для данного кристалла. Отдельные частицы располагаются вдоль осей решетки и мало-помалу заполняют ее ячейки. Все больше и больше частиц, свободно плавающих в вязкой жидкости, присоединяется к вновь образовавшемуся твердому телу, и кристалл растет. Именно таким образом фенокристаллы, и в первую очередь наиболее "скороспелые" минералы - оливины и пироксены, достигают 10-12 мм в длину. Напротив, микрокристаллы почти не увеличиваются, потому что они образуются последними непосредственно перед тем, как остаточная жидкость, застывая, образует стекло. Ведь стекло - это не твердое тело, а жидкость, имеющая почти бесконечную вязкость. Оно, разумеется, обладает многими признаками твердого тела, за исключением самого главного - правильной и жесткой кристаллической структуры.
Очень редко случается, что излившаяся лава не успевает закристаллизоваться и застывает в виде стекла, полностью лишенного кристаллов: образуется обсидиан. Обсидианы встречаются нечасто. Мне они попадались, в частности, в кальдере вулкана Паулина (США, шт. Орегон) и на острове Липари, километрах в ста севернее Этны. На Этне же такого никогда не бывало: все ее лавы содержали некоторое количество кристаллов, погруженных в стеклообразную или микрокристаллическую среду, занимающую наибольший объем. На этот раз, однако, все было иначе. По какой причине? Я для себя объяснял это так: очевидно, выходящие ныне наружу магматические массы поднялись из глубин очень давно, когда шло одно из древних извержений Этны. То извержение закончилось, но некоторое количество магмы осталось в какой-то полости земной коры и пребывало там достаточно долго, очевидно несколько столетий. С тех пор магматический "карман" постепенно остыл, и содержавшиеся в нем кристаллы не спеша притянули к себе свои любимые атомы и молекулы и сильно разрослись за счет окружающего расплава.
Если бы подземное заключение продлилось еще, остаточная жидкость целиком превратилась бы в кристаллы и либо осталась под землей навечно в виде горной породы, либо через бог знает сколько тысяч или миллионов лет обнажилась бы в результате эрозии. Но это был бы уже не базальт, а диорит хорошо раскристаллизованная порода того же химического состава. Однако по каким-то причинам механической природы (подвижка земной коры, напор магматических газов) произошло извержение, причем в тот момент, когда магма сохранила еще некоторую текучесть, и густой сироп, насыщенный кристаллами, нехотя вылез на поверхность.
Я никоим образом не утверждаю, что дело обстояло именно так и никак иначе. Это всего лишь гипотеза - одна из бесчисленных теорий, объясняющих, что происходит на нашей планете и что на ней происходило когда-то. Не говоря уже о том, что произойдет когда-нибудь. Однако эта гипотеза достаточно правдоподобна и, на мой взгляд, неплохо объясняет заинтересовавшее меня явление. А ведь одно из главных удовольствий в жизни - найти отгадку...
Глава четырнадцатая,
в которой автор пытается объяснить, почему он отвергает общепризнанную гипотезу магматических резервуаров, и рассказывает, как, пытаясь представить себе магматический резервуар Этны, он оказался в тумане в самом буквальном смысле слова.
Авторы ученых трудов по геологии в один голос уверяют, что неглубоко под землей, в километре-двух, но не глубже двенадцати, имеются некие резервуары, в которых содержится магма, поднявшаяся туда из астеносферы. Задержавшись на какое-то время в таком резервуаре, магма ползет дальше и изливается на поверхность. Резервуар чаще всего представляют себе в виде шарообразной полости. Однако, по моему мнению, подобные "магматические камеры", как их еще называют, крайне маловероятны, если вообще возможны.
Дело в том, что, поднимаясь к поверхности, магма не может распространиться и занять, как это предполагается, сферический или близкий к нему объем. Этому препятствуют чисто механические факторы: чтобы магма могла раздуться в виде подземного пузыря, надо, чтобы окружающая среда сама была достаточно текучей. А литосфера (от греч. lithos - камень) состоит из твердых пород. Конечно, в земной коре кое-где залегают породы типа известняков или галита (поваренной соли), которые магме, разогретой до 1200oС, ничего не стоит "переварить". Однако подобные резервуары могут встречаться лишь в исключительных случаях и, как мне кажется, даже тогда вряд ли будут иметь сферическую форму.
Проходя к поверхности сквозь толщу земной коры, расплавленная магма способна иногда при благоприятных физико-химических условиях расширить открытые трещины, по которым она течет. Может даже образоваться продолговатая горизонтальная камера - при условии, что этому способствует характер пересекаемого слоя, а также ориентация трещин. Однако, поскольку маловероятно, чтобы подходящие физико-химические условия (температура, давление, содержание воды, характер вмещающей породы) имели место систематически и в комплексе, я не думаю, чтобы магма могла растворять окружающую среду и образовывать классический "магматический резервуар". И даже если предположить, что такое исключительно благоприятное стечение обстоятельств произошло, остается непонятным, почему эта полость должна приобретать именно сферическую форму.
Если выдвинутая Альфредом Риттером гипотеза о существовании магматической камеры под Везувием имеет под собой какое-то основание, то лишь потому, что Везувий покоится на мощном слое известняка, а эта порода менее устойчива, чем другие. Но и здесь резервуар, если он действительно существует, безусловно, имеет форму параллелепипеда соответственно проходящим через слои горизонтальным, вертикальным или наклонным разделяющим плоскостям. В крайнем случае карман имеет форму плоской линзы, зажатой между залегающими один над другим пластами...
Резервуар - это емкость для жидкости. Понятие магматического резервуара предполагает существование масс кристаллических пород, образовавшихся некогда в глубинах, а ныне обнажившихся в результате эрозии, эти массы рассматриваются как промежуточное звено между астеносферой и тем или иным древним вулканом. Другой предположительной причиной является необходимость полости на достаточно небольшой глубине, в которой магма могла бы пребывать достаточно долго, иначе не удается объяснить ее минералогический состав. Действительно, некоторые встречающиеся в ней кристаллы не могут образоваться на большой глубине; вырасти до такого размера они могли только в том случае, если магма достаточно долго пробыла где-то между абиссальными глубинами и поверхностью.
Подведем итог. Механические и физико-химические факторы таковы, что магматические резервуары могут встречаться лишь в исключительных случаях и никогда не имеют сферической формы. Объемом же, занимаемым магмой, по моему мнению, является система пересекающихся трещин, или даже иногда одна-единственная трещина. "Запечатанная" сверху затвердевшим остатком предыдущего извержения или завалами, магма сидит под этой пробкой, пока объем и давление образовавшихся магматических газов не вышибут ее.
Вулканические трещины - это в основном разломы, вызванные растяжением земной коры. Их края либо просто расходятся, либо одновременно еще и оказываются на разных уровнях. Геологи называют их нормальными или прямыми сбросами в отличие от обратных, или косых, сбросов, приуроченных не к зонам растяжения (как на вулканах), а к зонам сжатия. Кроме того, перекашивание разделяемых разломами блоков по мере нарастания глубины вызывает увеличение расстояния между стенками, в результате чего возникает пустота, по которой идет магма.
Объемы магмы, заключенные в широких системах трещин, - а они могут находиться там годами, веками, тысячелетиями, - представляют собой одновременно "хвост" предыдущего извержения и "голову" последующего. Действительно, извержение прекращается тогда, когда количество движущих газов становится недостаточным: лишенная силы, толкающей ее вверх, магма замирает на месте. При этом ей вовсе незачем раздуваться и образовывать шарообразный резервуар: она просто остается на месте до тех пор, пока вновь не будут созданы благоприятные условия для ее дальнейшего подъема и извержения. Первейшим таким условием является наличие достаточного количества газов, без них расплав, состоящий уже не только из жидких, но и из откристаллизовавшихся силикатов, не сможет начать двигаться вверх.
Собственно говоря, споры о конкретной форме магматических резервуаров лишены смысла, ибо эта форма, очевидно, не играет важной роли при объяснении характера извержения. Предпочтение, однако, надлежит отдавать наиболее правдоподобным гипотезам. Мое предположение насчет систем трещин опирается на многолетние наблюдения за деятельностью различных вулканов, таких, как Ньирагонго, Эрта-Але, Эребус и, разумеется, Этна. Необычно высокое содержание кристаллов в лаве, излившейся из Этны в 1974 г., намного проще объяснить затянувшимся пребыванием магмы в одиночной трещине, нежели существованием какого-то сферического, эллиптического, овального или даже цилиндрического резервуара. Это также позволяет точнее обосновать неизменный характер извержений, повторяющихся на Этне через неравные интервалы и в различных направлениях, определяемых направлением эруптивных трещин.