В феврале 1942 года мексиканский фермер Дионисио Пулидо услышал гром на своем кукурузном поле. Звук, однако, доносился не с неба. Он шёл из-под земли - из огромного разлома, откуда поднимались клубы дыма и вылетали крупные камни. Впоследствии на сельскохозяйственных угодьях образовался вулкан Парикутин, и за девять последующих лет его лава и пепел покрыли 200 квадратных километров земной поверхности. Но откуда взялся этот вулкан? Что вызвало его извержения, которого никто не ожидал?
Начать рассказ, видимо, следует с магмы. Очень часто она образуется в местах, где океанская вода проникает в мантию Земли и понижает температуру плавления в том или ином слое. Благодаря тонкому балансу трех геологических факторов, раскаленные породы обычно остаются под поверхностью. Первым является литостатическое давление - это вес коры, давящей на магму сверху. Снизу на неё действует магмастатическое давление. Противостояние этих сил сдерживается третьим фактором - прочностью горных пород. Обычно они достаточно монолитны и тяжелы, чтобы сдерживать магму. Однако когда равновесие нарушается, последствия могут быть катастрофическими.
Одной из наиболее распространенных причин извержения вулканов является повышение магмастатического давления. Магма содержит множество разных элементов и соединений. Однако некоторые из них, например, вода и сера, при определенной концентрации перестают растворяться в ней, образуя находящиеся под высоким давлением пузырьки газа. Достигнув поверхности, они буквально взрываются. А когда это происходит с миллионами одновременно, высвобожденной энергии может хватить, чтобы забросить пепел от извержения в стратосферу. Но, прежде чем лопнуть, пузырьки ведут себя как углекислый газ в минералке. Они снижают плотность магмы и увеличивают силу её выталкивания сквозь земную кору. Многие геологи считают, что именно этот процесс спровоцировал извержение Парикутина.
Известны две естественные причины образования этих пузырей. Иногда новая магма, поступающая с большей глубины, приносит в расплавленные породы соединения, находящиеся в газообразном состоянии. Однако они могут генерироваться также и в результате остывания магмы. Последняя представляет собой смесь газов и расплавленных минералов. Охлаждаясь, эта субстанция кристаллизуется. В образующихся породах наличия большого количества газов не предполагается, поэтому они выдавливаются наверх в виде тех самых «детонирующих» пузырьков.
Однако не все извержения случаются из-за повышения магмастатического давления. Иногда это происходит из-за уменьшения силы, действующей с противоположной стороны. В частности, в результате оползней, которые уносят огромное количество породы, создававшей давление на магматическую камеру. Подобная «разгрузка» несет ответственность за множество извержений, в том числе и очень знаменитых, как например, взрыв вулкана Сент-Хеленс в 1980 году. Снижение литостатического давления может происходить и в течение длительных промежутков времени. Многие геологи всерьез обеспокоены возможностью того, что сход оползней и таяние ледников в результате потепления климата спровоцирует активизацию вулканической деятельности.
Наконец, извержения могут происходить в тех случаях, когда сдерживающие магму породы теряют прочность. Едкие газы и жар, выделяющиеся расплавленными породами, разъедают их, в результате чего даже твердые камни превращаются в мягкую глину. Породы также ослабляются тектоническими процессами. Вследствие землетрясений в земной поверхности иногда возникают трещины, которые служат выходными отверстиями для магмы. Кроме того, в результате смещения континентальных плит земная кора способна опасно утончиться.
К сожалению, понимание процессов, приводящих к извержениям вулканов, не облегчает задачу прогнозирования последних. Ученые научились относительно точно определять прочность и вес земной коры в той или иной области планеты, однако отследить, насколько велико давление в магматических камерах, до сих пор практически невозможно из-за той глубины, на которой они находятся. Тем не менее, ученые постоянно изобретают и совершенствуют технологии прогнозирования вулканической деятельности. Достижения в области тепловидения позволяют обнаруживать горячие точки под поверхностью планеты, а спектрометры дают возможность анализировать газовый состав магмы. Лазеры, в свою очередь, могут отслеживать воздействие поднимающейся магмы на форму вулкана. Будем надеяться, что со временем, эти и другие инструменты позволят предсказывать, где и когда следует ждать следующего извержения. Это позволит спасти немало человеческих жизней.
