Магма и лава

На Килауэа геолог погрузил термопару в лаву, вышедшую на поверхность в 3 км от жерла, и получил показание 1100 °C.

Один расплав, два названия

Расплавленные горные породы под поверхностью называют магмой. После извержения из вулкана тот же материал называют лавой. USGS описывает магму как смесь расплава, кристаллов и растворённого газа и предлагает представить закрытую бутылку газировки с песчинками внутри. Расплавленная часть состоит преимущественно из кислорода и кремния, а также содержит алюминий, железо, магний, кальций, натрий, калий, титан и марганец. При остывании в ней растут кристаллы разных минералов, пока она не превращается в твёрдую магматическую породу. Более 80 процентов поверхности Земли, выше и ниже уровня моря, имеет вулканическое происхождение.

Магма образуется на глубине многих десятков километров. Она легче окружающих твёрдых пород, поэтому выталкивающая сила направляет её вверх. Растворённый в ней газ добавляет давление, как газ в той самой встряхнутой бутылке. Магма прокладывает путь через ослабленные зоны и трещины, нередко задерживаясь в магматическом очаге на глубине нескольких километров под вулканом. Если она находит выход, начинается извержение. Иногда расплав просто вытекает лавовыми потоками. Иногда он выбрасывается в воздух облаками газа и обломков пород, которые называют тефрой. Самые мелкие частицы, пепел, по толщине сравнимы с волосом, и сильные ветры могут разнести их по всему миру.

Насколько горяча лава?

USGS относит лавовые озёра, лавовые потоки, лавовые купола и пирокластические потоки к образованиям, температура которых может достигать примерно 1200 °C. Измерять её опасно, поэтому учёные погружают термопару в лаву только там, где рядом можно безопасно простоять несколько минут. На Килауэа одно из таких измерений дало 1100 °C. Для сравнения: кухонная духовка нагревается примерно до 250 °C, а температура пара, выходящего из вулкана, варьируется от температуры кипения до примерно 400 °C. Лава светится от сильного жара. Остывая, её поверхность темнеет, даже если внутри она ещё расплавлена.

Жидкая или вязкая

Свойство магмы, от которого больше всего зависят форма вулкана и характер извержений, называют вязкостью: оно показывает, насколько магма тягучая. Британская геологическая служба (BGS) объясняет, что текучая базальтовая лава успевает пройти большие расстояния до остывания и создаёт широкие пологие склоны. Вязкая магма, например андезитовая, обычная для вулканов над зонами субдукции, далеко не течёт. Она накапливается возле жерла, и заключённому в ней газу трудно выйти. Давление растёт, пока газ не вырывается наружу с силой. Поэтому вязкая магма чаще вызывает взрывные извержения. Представь, как ты дуешь через соломинку в воду и получаешь небольшие пузырьки, а затем в густой сироп, где пузырьки лопаются с хлопком.

Где образуется магма? В основном в трёх обстановках. У срединно-океанических хребтов горячая мантия поднимается в промежуток между расходящимися плитами. Над зонами субдукции вода, выделяющаяся из погружающейся плиты, способствует плавлению вышележащей мантии. А в горячих точках, например на Гавайях, по данным Гавайской вулканологической обсерватории, нагрев вызывает частичное плавление мантийных пород начиная с глубин примерно от 200 до 400 км. Дальше в курсе мы рассмотрим все три обстановки.