4 года назад
Нету коментариев

В первые десятилетия XIX в. потухшие вулканы интересовали многих геологов больше, чем современные огнедышащие горы; Овернь, Эйфель и Северная Ирландия становились предметом горячих споров чаще, чем Везувий или Этна. Прежде всего раз­горелся спор о базальтах. А. Вернер (1750—1817), всемирно известный ученый, первый профессор геологии Фрейбергской горной академии в Саксонии, выступил с ошибочной концепцией об осадочном, то есть водном, происхождении базальтов. Идеи «нептунистов» разделял и Гёте. Однако уже ученики А. Вернера — А. Гумбольдт и Л. фон Бух правильно поняли вулканическую природу базальтов, чем способствовали победе «плутонистов».

Молодые вулканы Европы

Молодые вулканы Европы

а. ВУЛКАНИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ ПЮИ (ОВЕРНЬ)
Вероятно, нигде в Европе потухшие вулканы не сохранились так хорошо, как в Оверни, в окрестностях Клермон-Феррана, центральная Франция (рис. 27.1). Местами они образуют цепоч­ку — отсюда название «цепь Пюи» (под «пюи» понимается четко выраженная в рельефе возвышенность). Уже из окна поезда, иду­щего из Парижа в Клермон-Ферран, можно наблюдать и цепочковидное расположение вулканов, и резкую границу между горами и равниной (то есть между Центральным массивом и грабеном Лимань), проходящую по сбросовому уступу. Широко известные минеральные источники Франции — Виши приурочены к восточ­ному борту грабена. Почти все вулканы находятся на плоско­горье, сложенном местами очень древними (докембрийскими) гнейсами, местами относительно древними (каменноугольными) гранитами (рис. 27.2).

Геологическая карта вулканической цепи Пюи

Геологическая карта вулканической цепи Пюи

Пюи-де-Дом, возвышающийся на 1465 м за Клермон-Ферраном, является самым высоким из молодых вулканов (рис. 27.3). На авто­мобиле легко на него подняться, и поездка оправдается, так как с широкой вершины хорошо обозреваются далекие окрестности. Сейчас эта вершина используется для целей телевидения, а некогда на ней стоял римский храм Меркурия, построенный из домита (домит — порода, названная по вулкану Пюи-де-Дом)! Однако для постройки этого храма использовали не местный домит (он слишком хрупок), а домит, доставлявшийся с большими трудно­стями с горы Саркуи и из других мест. Французский геолог Ф. Гланжо в одной из работ о «цепи Пюи» (1913 г.) вспоминает, что именно здесь приземлился один из первых построенных самолетов. В 1908 г. братья Мишелей (известные фабриканты резиновых шин из Клермон-Феррана) учредили премию в 100 тыс. франков тому, кто за 6 часов долетит из Парижа до вершины Пюи-де-Дом. Это удалось Эжену Рено 7 марта 1911 г. Возможность приземления геологически обоснована: Пюи-де-Дом представляет собой экструзивный (состоящий из выжатой из кратера вязкой лавы — трахита) очень плоский купол.

Вулканическая цепь Пюи

Вулканическая цепь Пюи

Известный французский философ, математик и физик Б. Пас­каль, родившийся в Клермон-Ферране в 1623 г.. произвел в 1648 г. на горе Пюи-де-Дом свой знаменитый опыт по взвешиванию воздуха. Тогда уже было известно, что давление воздуха равно давлению столбика ртути высотой 76 см, то Торричелли объяснял «весом» воздуха; но его предположение не было принято. У Паскаля возникла мысль проверить это на горе, где вес воздуха должен быть меньше. Его родственник Перье успешно провел этот знаме­нательный опыт: стрелка барометра на вулкане Пюи-де-Дом показала, что давление здесь было на 8 см ниже, чем в Клермон-Ферране.
Первым геологом, проводившим исследования этого района, был Жан Геттар (родился в 1715 г.), сын аптекаря, хранитель коллекций герцога Орлеанского, позднее член Парижской акаде­мии (умер в 1786 г. в Париже). Им составлена минералогическая карта Франции и Англии; он — автор первого капитального иссле­дования о размыве гор. В 1751 г. во время поездки в Овернь он установил, что материал, использовавшийся при строительстве домов и для мощения дорог (вольвикский камень), представляет собой вулканическую лаву. Этот «след» и привел его к открытию потухших вулканов Оверни. Геттар исследовал 16 вулканов, однако, встретив на Мон-Доре базальты со столбчатой отдельно­стью, приписал им осадочное происхождение. Его работа по Оверни опубликована в 1756 г.
Именно в Оверни и начался спор между нептунистами и плутонистами. Геттар в отношении базальтов (но не в отношении шлако­вых конусов!) поддерживал первых, а Демаре (1765 г.) — последних.
В числе первых исследователей Оверни следует упомянуть и Жиро-Сулави, оригинального самоучку, сторонника идей плутонистов, который даже попытался (в XVIII веке!) установить после­довательность вулканических событий. Аббат в Ниме, затем викарий в Шалоне, ярый революционер и якобинец, он умер в 1813 г. в Женеве. В своем семитомном труде «Естественная исто­рия южной Франции» он пытался «увязать» данные своих геоло­гических исследований с библией и учением католической церкви. Не будем судить, удалось ли ему это.
Сулави развивал представление, что характер человека зависит от почвы и географического положения местности. Воздух вулка­нических районов якобы постоянно насыщен «электрической мате­рией», поэтому нервы человека все время возбуждены и натянуты; напротив, в районах, сложенных известняками, глинистыми слан­цами, гранитами и галечниками, из-за недостатка электричества физические и духовные силы человека ослаблены.
Рассматривая этот ранний период исследований в Оверни, следует упомянуть и о Гемфри Дэви, крупном английском химике, с чьим именем связывают изобретение безопасной шахтерской лампы (лампа Дэви). В 1812 г. с рекомендательным письмом Наполеона в кармане он прибыл в Париу, чтобы доказать спра­ведливость своей теории, по которой вулканические извержения происходят вследствие воздействия воды на щелочные металлы.
Центры вулканических извержений Оверни местами прекрас­но сохранились. Среди них можно выделить две резко различные группы. К первой, меньшей, относятся светлые трахитовые купола без шлаковых и туфовых конусов и без кратеров (пример — Пюи-де-Дом). Очень вязкая лава поднимается по жерлу вулкана в виде пробки; французские геологи приводят в качестве примера такой «пробки» пик Пеле на острове Мартиника. Лавовые потоки у этой группы вулканов отсутствуют (рис. 27.4).

Геологический разрез трахитового купола

Геологический разрез трахитового купола

Некоторые трахиты именуют домитами — так Л. фон Бух в 1809 г. назвал биотитовые и плагиоклазовые трахиты вулкана Пюи-де-Дом. Однако они наблюдаются и на других «пюи», напри­мер на горе Саркуи.
Вторую, более многочисленную группу образуют кратерные вулканы, небольшие конусы, сложенные почти исключительна андезитовыми и темными базальтовыми слоистыми рыхлыми тол­щами (рис. 27.5). Но и здесь первые излившиеся лавы часто пред­ставляли собой трахиты.

Вид с севера на Пюи-де-Париу

Вид с севера на Пюи-де-Париу

Для этих вулканических центров характерны лавовые потоки, первоначальный хаотический ландшафт которых кое-где различим и поныне, несмотря на покрывающую их растительность. Местное название потоков «cheires». Они стекали в грабен Лимань и в доли­ны (которые, следовательно, тогда уже существовали), нередко совершенно заполняя их, что вызывало подпруживание рек. Лавовые потоки достигали в длину 10—20 км; там, где они накла­дывались один на другой, их общая мощность достигает 100 м (рис. 27.6).

Геологический разрез Пюи-де-Нюгер

Геологический разрез Пюи-де-Нюгер

Лавы издавна используются как строительный материал. Выше мы уже говорили об известном и ценном «вольвикском камне», который относится к группе трахитов, содержащих андезин. Грунтовая вода, фильтрующаяся через лаву, становится настолько чистой, что ее в консервных банках вывозят в другие районы страны.
Самый красивый кратерный вулкан, на мой взгляд,— андезитовый Пюи-де-Париу высотой 1210 м (рис. 27.5). По строению (два вложенных один в другой вала) он напоминает, конечно, несравнимо больший по размерам Везувий. В его живописном кратере 30 августа 1833 г. по инициативе Лекока отмечалось основание Французского геологического общества: «Потолком зала заседания служило голубое небо, светильником — солнце; ковра­ми были зеленая трава и цветы, скрывающие очаг былого извер­жения. Никогда еще кратеры и геологи не были столь дружелюбно настроены».
Извержения, несомненно, происходили в четвертичный период, даже во время последнего оледенения и позже. Самые молодые лавовые покровы погребены под галечниками террас, в которых найдены кости северного оленя, — следовательно, возраст их не древнее вюрма. По данным определений абсолютного возраста радиоуглеродным методом, извержение Париу происходило 7700, а извержение Пюи-де-ла-Ваш — 8800 лет назад.
Четвертичный возраст извержений подтверждается и пре­красной сохранностью вулканических конусов, видимо более молодых, чем конусы Эйфеля.

б) МААРЫ ЭЙФЕЛЯ
Маары — небольшие округлые, часто сравнительно глубокие котловидные впадины, приятно нарушающие однообразие ланд­шафта Рейнских Сланцевых гор. Геологически они столь свое­образны, что рейнское название «маары» этих частично заполненных водой кратеров стало международным. Слово «маары» происходит от латинского mare (море). Учитель трирской гимна­зии И. Штейнингер (1794—1878), которому мы обязаны подроб­ными сведениями о «потухших вулканах Эйфеля и Нижнего Рейна», первым применил это эйфельское название для обозначе­ния такого рода вулканических форм.
Однако первые геологические наблюдения в «вулканическом Эйфеле» проводились значительно раньше, под знаком спора (как и в Оверни) между плутонистами и нептунистами. К. Нозе (его именем назван минерал нозеан) в книге «Орографические заметки о Зибенгебирге и прилежащих частично вулканических областях Нижнего Рейна» (1790 г.) рассматривал Рейнскую область как по меньшей мере частично «вулканическую». Однако маароподобное Лаахское озеро (ныне уже не относимое к собствен­но маарам) он не считал вулканическим.
В 1790 г. эти места посетил Г. Форстер — спутник Дж. Кука в его втором кругосветном плавании, а позже активный участник Французской революции. Сравнение Рейнской местности с Геклой и Этной он считал «забавной фантазией». Вулканологические исследования в Эйфеле проводили горный директор из Бонна Э. Дехен (1800—1889), позже директор Геологического управле­ния земли Северный Рейн-Вестфалия, В. Арене и боннский петро­граф И. Фрехен. Сводная работа о маарах недавно выполнена Г. Ноллем.

Карта мааров западного Эйфеля

Карта мааров западного Эйфеля

Особенно живописные маары расположены в западном Эйфеле (рис. 27.7): самый глубокий маар Пульфер (74 м; рис. 27.8—27.9), лежащие близко один к другому маары Вейнфельд, Шалькенмерен и Гемюнде, а также самый большой маар Меерфельд поперечником 1480 м. Некоторые данные об этих маарах приведены в таблице.

T_4

Маар Пульфер

Маар Пульфер

Поперечные разрезы мааров Пульфер и Иммерат

Поперечные разрезы мааров Пульфер и Иммерат

Некоторые из этих мааров заилились и превратились в болота (рис. 27.10). Особенно живописный вид открывается с самолета. За 20 минут вы осмотрите по меньшей мере десяток мааров и уви­дите, что это кратероподобные воронки; однако в отличие от обычных кратеров они никогда не увенчивали высокую вулканическую гору и представляют собой впадину в невулканических породах (например, в Эйфеле — в древних девонских сланцах, граувакках и т. д.). Это «отрицательные вулканические формы» в противоположность «положительным» формам, таким, как Везу­вий, иными словами, это маленькие, но вполне самостоятельные вулканы, состоящие лишь из кратера. Правда, в образовании некоторых мааров, например маара Меерфельд, участвовали про­цессы погружения (а не только вулканические извержения, как в собственно кратерах).

Заросший маар Штронер

Заросший маар Штронер

Из эйфельских мааров никогда не изливались лавовые потоки, однако они извергали тонкозернистые базальтовые туфы, зача­стую перемешанные с обломками невулканических девонских пород; один из мааров — Дрейзер-Вейер (ныне высохший) выбра­сывал крупные зеленые оливиновые конкреции, представляющие интерес для минералогов. Правда, объем продуктов извержения значительно уступает объему кратерных воронок (например, в мааре Меерфельд). Со времен Штейнингера образование мааров объясняли прежде всего взрывоподобным выбросом вулканиче­ских газов. «Это как бы воронки от взрыва мин»,— писал А. Гум­больдт в своем «Космосе». Действительно, отношение диаметра к глубине одинаково у мааров и воронок, образующихся при искусственных взрывах (как и у аналогичных форм на Луне). При этом считалось, что взрывные вулканические газы сначала устремлялись вверх по трещинам, создавая таким образом «вулка­нические каналы» (называемые также жерловинами, некками и диатремами), которые у поверхности расширяются — в виде воронок взрыва.
Однако в настоящее время предполагают, что образование мааров связано не с одним взрывоподобным прорывом газов, а с постепенным выталкиванием вулканических газов из глубин по ослабленным зонам земной коры. При этом газы механически расширяют каналы, по которым они выходят наружу; оторванные газами частички, а также более крупные обломки боковых пород смешиваются с прорывающимся газом и захваченными капельками лавы. «Следовательно, вулканические каналы не открываются внезапно прорывающимися газами… магматические газы путем механического расширения трещин создают себе путь вверх» (Г. Нолль, 1967). В эйфельских и других аналогичных вулканах происходили процессы, подобные некоторым методам, применяе­мым в химической промышленности,— псевдоожижение, или флюидизация. Газ и взвихренные им тонкие частицы вещества образуют смесь, которая ведет себя как жидкость.
Основываясь на своей теории, Нолль предложил новое опре­деление маара.
«Маары — это самостоятельные вулканы воронкообразной или блюдцевидной формы, представляющие собой впадины в любых породах. Они формируются в результате извержения газа или водяных паров, обычно при участии процессов флюидизации, преимущественно в течение одного цикла извержения. Как пра­вило, они окружены покровом рыхлых пород или невысоким валом из продуктов выброса и могут обладать небольшим центральным конусом».
У мааров Эйфеля центральных конусов нет. Однако они наблю­даются, например, у южноавстралийских мааров. Там вулкани­ческая деятельность продолжалась, видимо, несколько дольше, чем в Эйфеле, где ее длительность, вероятно, не превышала не­скольких недель или месяцев.
То, что маары частично заилены, умаляет их ландшафтную ценность, но вместе с тем повышает научное значение: торфяные отложения мааров, содержащие цветочную пыльцу, позволяют производить более точные определения возраста с помощью пыль­цевого анализа и радиоуглеродного метода. Так, Г. Страку и И. Фрехену удалось установить возраст извержений мааров (см. таблицу). При этом большое значение приобретают тонкие прослои вулканического пепла в слоях торфяников или между ними (рис. 27.11).

T_5

Определение времени извержения маара Штронер с помощью пыльцевого анализа

Определение времени извержения маара Штронер с помощью пыльцевого анализа

Таким образом, эти маары, а также вулкан Лаахского озера (возраст 11 тыс. лет) с его пемзовыми туфами, развеянными вплоть до Мекленбурга и Боденского озера, являются самыми молодыми вулканами на территории ФРГ. Конечно, этот метод определения возраста исходит из того, что торфообразование началось вскоре после возникновения мааров и что прослои пеплов связаны именно с тем, а не другим вулканом. В этой связи недавно (1968 г.) выска­зывались сомнения П. Юнгериусом и другими, которые предпола­гают, что пеплы частично происходят из вулкана Лаахского озера. Тогда все приведенные выше числа характеризуют минимальный возраст отдельных мааров: извержения не обязательно были, но могли быть древнее, хотя вряд ли намного.
Аналогичные, но значительно более древние и сильнее эроди­рованные вулканические постройки в Швабском Альбе в районе Ураха прежде называли «вулканическими эмбрионами». Но маары представляют собой отнюдь не начальную, а скорее заключитель­ную стадию вулканической деятельности. Глубинная магма уже не была способна создавать большие вулканы.

в) МОСТОВАЯ ГИГАНТОВ (СЕВЕРНАЯ ИРЛАНДИЯ)
Самым известным местонахождением базальтов со столбчатой отдельностью является «Мостовая (или Дорога) гигантов» (Giants Causeway). Вдоль побережья по протяжении почти 100 м у Антри­ма в Северной Ирландии тысячи или десятки тысяч этих столбов образуют местами правильную мозаику. Это именно не «дорога», а скорее мостовая из базальта, во время прилива частично затап­ливаемая морем. Из 100 столбов около 70 шестигранные, и это не случайно, поскольку для того, чтобы расчленить поверхность на шестиугольники, требуется меньшая работа, чем для расчле­нения ее на квадраты или треугольники. Толщина столбов колеб­лется от 15 см до полуметра. Большинство из них стоит верти­кально (рис. 27.12).

Мостовая гигантов

Мостовая гигантов

Нам сейчас совершенно ясно, что такая красивая столбчатая отдельность возникла при застывании лавы и сокращении ее в объеме. Однако во времена Гёте правильную мозаику сравнивали с кристаллами, образующимися в водных растворах, усматривая в этом доказательство водного происхождения базальтов.
К тому же в Антриме были сделаны и другие наблюдения, вначале как будто подтверждавшие представления «нептунистов». Поблизости от Портраша на базальтах залегают морские гли­нистые сланцы и мергели юрского (лейасового) возраста с обиль­ной фауной аммонитов. Раскаленная базальтовая лава, внедрив­шаяся здесь в лейасовые отложения в виде жил, на контактах превратила сланцы в темную кремнистую породу, которую первые исследователи также приняли за базальт. Ну а поскольку в этом «базальте» находят морские раковины, то как же можно сомневаться в водном его происхождении. И только позже научились отличать базальты от базальтоподобных, измененных «контакто­вым метаморфизмом» осадочных отложений лейаса.

Схематический стратиграфический разрез прибрежной части Антрима

Схематический стратиграфический разрез прибрежной части Антрима

Несколько западнее Мостовой гигантов можно увидеть, что-черные базальтовые лавы залегают на снежно-белых меловых пластах (рис. 27.13). Эти пласты с линзами конкреций кремня представляют собой морские отложения позднемелового возраста, о чем свидетельствуют многочисленные находки белемнитов. Морской прибой выработал в этих отложениях живописные бухты, пещеры, арки (рис. 27.14).

Арка прибоя

Арка прибоя

Лавовые потоки, образующие ныне Мостовую гигантов, несом­ненно, моложе мела, поскольку они перекрывают меловые отложе­ния (рис. 27.15). Базальты относятся к третичному времени (вероятно, к миоцену), и возраст их, следовательно, несколько десятков миллионов лет. Это непосредственно подтверждается находками ископаемой флоры в глинистых прослоях, заключенных между отдельными покровами лав. Глинистые прослои имеют красный цвет — следствие достаточно теплого субтропического климата в третичное время. Толща красноцветных пород мощ­ностью несколько метров резко выделяется в крутом береговом обрыве на протяжении многих километров. Эта толща свидетель­ствует о том, что «нижние» базальты превратились в процессе выветривания в латерит, на котором развилась пышная раститель­ность (секвойя, сосна и т. д.), прежде чем после долгого перерыва все было погребено под более молодыми («средними») базальтами. Базальты Мостовой гигантов намного древнее «пюи» Оверни и мааров Эйфеля, возраст которых с геологической точки зрения совсем юный. Стало быть, не удивительно, что базальтовые столбы Антрима являются последним остатком несомненно более обшир­ной вулканической области; большая часть ее уже давно снесена, и вулканические центры сохранились лишь местами. Базальты, весьма напоминающие североирландские, известны также на Фарерских островах, на востоке и северо-западе Исландии, в Гренландии. Весьма сомнительно, что некогда эти базальты слагали единое гигантское базальтовое плато, и все же их объеди­няют под общим названием «базальтовой провинции Туле».

Залегание базальтовых потоков

Залегание базальтовых потоков