М. В. Ломоносов
О вулканах мы говорим обычно так же уважительно, как и о землетрясениях. Те и другие — наиболее очевидные, могущественные грозные явления глубинной энергии земной коры. И о тех, и о других нередко сообщается в газетах. И тот факт, что в среде неспециалистов вулканические извержения и землетрясения становятся обычно рядом, не случаен. Физически совершенно различные, те и другие явления нередко связаны в своем географическом распространении, причем тем более тесно, чем более обширные площади мы рассматриваем. В масштабе всего земного шара те и другие составляют общие протяженные полосы, совпадающие с областями наиболее контрастного рельефа — горными поясами. Два главных пояса такого «совмещения», казалось бы, разных явлений — Альпийско-Индонезийский, соединяющий Атлантический океан с Юго-Восточной Азией, и Тихоокеанский пояс, охватывающий периферию этого океана. Уже одно это обстоятельство ясно показывает, что между сейсмичностью и вулканизмом имеется глубокая не только пространственная, но и причинная связь, корни которой уходят в земную кору. Однако формы такой связи сложны и многообразны.
Для современной эпохи необходимо признать более широкое распространение сейсмических явлений по сравнению с вулканическими. Скорее всего, так было и в геологическом прошлом. Объяснение этого можно видеть в том, что сейсмические напряжения накапливаются в земной коре хотя и неравномерно, но непрерывно и, вероятно, почти повсеместно, то и дело разряжаясь в сейсмических очагах. Напротив, условия проницаемости верхних частей земной коры для вулканических расплавов более сложны и изменчивы. Для извержений стихийного масштаба необходимо наличие в коре каналов, глубинных трещин или близость очагов расплавления и скопления газов к земной поверхности, либо, а вероятно всегда, того и другого вместе.
Вулканическим извержениям в истории Земли и ее коры принадлежит совершенно особое место. Как мы увидим ниже, вулканы-индивиды, вулканы-особи существуют, в геологическом смысле, недолго — несколько десятков тысячелетий, но зато они оставляют после себя обильные и характерные вещественные следы, способные сохраняться в земной коре многие десятки миллионов лет и более. Они составляют едва ли не половину всей геолого-исторической «документации» в летописи земной коры.
Интерес к вулканическим явлениям на первых ступенях человеческой истории был, конечно, интересом поневоле. Чудовищная разрушительная сила, грандиозность зрелища сильных извержений и другие атрибуты вулканизма обеспечили ему важное место во всех древних религиях и мифологиях. Но необыкновенно рано проснулся к наблюдению вулканов и чисто научный интерес. Еще за пять веков до нашей эры знаменитый мыслитель древности грек Эмпедокл вел на склоне лет систематические наблюдения за вулканом Этна в Сицилии. Известное, вполне научное описание печально знаменитого гибелью Помпей извержения Везувия в Италии оставил Плиний Младший в I веке нашей эры.
Сейчас изучение вулканов ведется во многих странах. Давно изучается на специальной вулканологической станции режим Везувия. Систематически ведутся наблюдения над Гавайскими вулканами, в Японии, Новой Зеландии и других вулканических районах. У нас на Камчатке систематические наблюдения за вулканами ведутся уже почти 50 лет, вначале силами небольшой станции в пос. Ключи близ Ключевского вулкана, а в последние 25 лет — целым научным коллективом Института вулканологии Дальневосточного научного центра Академии наук СССР в Петропавловске-Камчатском.
В наших краях нет действующих вулканов, но есть разрозненные, местами хорошо сохранившиеся следы доисторических, а в геологическом смысле — очень молодых вулканических извержений.
Вещественные следы былых извержений в Монголо-Сибирской горной стране обратили на себя внимание самых первых ее исследователей, среди них П. А. Кропоткина, которому мы обязаны первым подлинно научным подходом к горному рельефу Сибири. Но вулканы сами по себе и «вулканическая» жизнь всей земной коры не одно и то же. Вулканы — лишь малая доля проявлений вулканизма. Поэтому сделаем здесь небольшую остановку.
Вулканизм как процесс поднятия горячих, расплавленных масс и раскаленных газов — явление космическое. Оно свойственно и звездам (наше Солнце тому пример), и планетам, сохраняющим достаточный запас внутреннего тепла. Мы имеем в виду только планеты Солнечной системы. Подобные земным вулканы имеются на Марсе и Венере. Марсианский вулкан Никс Олимпик (олимпийский победитель) — величайший пока во всей Солнечной системе, его высота — около 25 км — превышает вертикальный размах всех неровностей Земли, равный 20 км. Бесчисленные кратеры, видимые на поверхности Луны и Меркурия, в громадном большинстве имеют ударное происхождение, они образованы при падении метеоритов.
Горячие жидкие и полужидкие массы и газы (флюиды), поднимающиеся из недр Земли, как и других небесных тел, могут на своем пути остановиться, вступить в сложные реакции с окружающей средой, рас-кристаллизоваться на глубине. Вероятно, такова судьба основного объема, поднимающегося из недр вещества. Другая часть в виде лав и газов достигает твердой поверхности планет. Все связанные с этим явления называют поверхностным вулканизмом в отличие от явлений плавления, движения и остывания вещества на глубине, называемых плутоническими. Забегая вперед, укажем, что в процессах горообразования огромную роль играют и вулканические, и плутонические процессы, но они выступают в разном качестве, разном количестве и, вероятно, не всегда совпадают во времени. В видимых нами непосредственно конструкциях гор и образующем их материале плутонические породы чаще всего древнее и много древнее самих гор, как и следовало ожидать. Они давным-давно застыли на глубине, а подняты вверх и стали доступными для нас именно из-за самого горообразования.
Есть, впрочем, класс горных пород магматического происхождения, которые образовались не на большой глубине и не на земной поверхности, а близко от нее, на малой глубине. Их так называют — гипабиссальными, по-гречески «малоглубинными».
В наших горах широко и в великом разнообразии представлены все эти типы и классы магматических горных пород. По их распространению и, как говорят, по представительности, типичности Забайкалье занимает одно из первых, если не первое место в Советском Союзе.
Вулканические постройки земной поверхности по форме очень разнообразны, но это разнообразие все же может быть сведено в немногие группы, внутри которых вулканические тела отличаются друг от друга только в деталях и размерах. Понятно, что и состав их неодинаков ни по химизму, ни по набору составляющих породы минералов, ни по внутренним структурам, ни по многим другим признакам. Однако опытный геолог, как правило, всегда отличит вулканическую породу от всякой другой.
Учение о вулканах и вулканической деятельности в наши дни разрослось в особую большую науку геологического цикла — вулканологию. Это и понятно, так как, с одной стороны, вулканизм в самом широком смысле (перемещение тепловой энергии и масс вещества из недр по направлению к поверхности Земли) — главный двигатель и в то же время первый свидетель глубинной жизни нашей планеты, а с другой — источник большой части и притом наиболее ценных полезных ископаемых.
Сущность физики вулканизма крайне проста — тепловая энергия перемещается от очагов разогрева и плавления в сторону менее нагретых тел —в сторону земной коры и ее поверхности. Эта ясность существа основной причины вулканизма отличает его от гораздо менее понятных в своей первооснове сейсмических явлений и даже тектонических явлений и деформаций. Скорее всего, тектонические явления и их частные импульсивные формы — землетрясения — связаны с одной первопричиной: с глубинным вулканизмом, от которого зависят так называемые тепловые режимы разных эпох в жизни Земли и разных территорий в одно и то же время, например в современную эпоху.
А теперь посмотрим, какими средствами и путями вулканы осуществляют на поверхности свои «строительные функции» вообще и что в этом смысле сделано ими в горах Южной Сибири и Северной Монголии.
Начнем с главного. «Поведение» вулканов, то есть тип и режим вулканических извержений, образуемые ими формы накоплений вулканических продуктов на земной поверхности, та или иная роль в образовании, как и в преобразовании горного рельефа,— все это, оказывается, следствие химического состава, магмы, дошедшей до поверхности и ставшей лавой, и насыщение лавы газами и парами, причем эти летучие газообразные продукты извержений в иных случаях способны играть самостоятельную роль. При этом извержение представляет собой массовый и весьма кратковременный выброс газов на поверхность, то есть взрыв. Такие извержения — одни из самых ужасных.
Впрочем, это самая общая схема. В действительности вулканические извержения очень разнообразны. Ведь не только в самом вулканическом, выносимом из недр материале дело, но и в окружающей среде. Так, вулканические явления можно подразделить на подземные, наземные и подводные. Все они широко распространены в природе, происходили в течение всей геологической истории и происходят сейчас. Понятно, что для непосредственного наблюдения доступны только наземные и отчасти подводные извержения. Понятно также, что остывание расплавленного материала, в той или иной степени горячего, плотного, вязкого и текучего, зависит прежде всего от внешней среды. Наиболее быстрое охлаждение и потери газообразных веществ будут иметь место под водой, наиболее медленное — в подземных условиях. Промежуточная обстановка характеризует наземные (субаэральные) извержения. При очень быстром остывании силикатный расплав, отвердевая, превращается в вулканическое стекло, по виду очень близкое к искусственному стеклу, которое, несмотря на свою твердость, в физическом смысле представляет собой переохлажденную жидкость. Вулканические стекла (перлиты, обсидианы) довольно прозрачны. Под микроскопом видно, что они содержат массу мелких кристаллизаций и, следовательно, образовались первыми. В более глубоких частях остывших лавовых потоков стекло может совсем отсутствовать: расплав в них полностью раскристаллизовался, но рост кристаллов был все же быстрым и несовершенным. Лишь в условиях значительных глубин силикатный расплав, в какой-то мере всегда обогащенный газами и (среди них укажем самые распространенные: пары воды, угарный газ, углекислоту, двуокись серы, водород, азот, хлор, фтор, метан, аммиак), которые, взаимодействуя с окружающими (геологи говорят, «вмещающими») породами, улетучиваются медленно, медленно же и охлаждаются и поэтому полностью раскристаллизовываются. Такой процесс в зависимости от объема магматического расплава и глубины его «остановки» в земной коре может длиться миллионы лет. Тела магматических пород, образовавшиеся подобным образом, называются интрузивными, то есть внедренными, в отличие от застывших после выхода на поверхность лавовых масс, называемых эффузивными, то есть излившимися.
Так как магма, ставшая на поверхности лавой, состоит из смеси веществ в разных состояниях: твердом (кристаллы), жидком и газообразном, имеет очень высокую температуру (обычно выше 1000°С), сложный химический состав и, наконец, вступает во взаимодействие с окружающей средой, то изучение свежих продуктов вулканического извержения — дело не только опасное, но и трудное. Зато оно очень важно для понимания металлургических, петрургических (каменнолитейных) и других технологических процессов, а также явлений, идущих в земной коре на недоступных человеку глубинах. Изучение вулканических процессов, протекающих на глазах человека, помогает представить себе, каким образом вулканизм протекал в геологическом прошлом нашей планеты и даже, в конечном счете, как образовалась земная кора.
Как мы видели еще в первой главе, в происхождении не только земной коры, но и планеты в целом среди ученых до сих пор нет полного единомыслия. Нет, да и не может быть. К познанию такого сложного объекта, как наша Земля, предстоит еще долго, долго приближаться и, как учит философия, овладеть им всецело как абсолютной истиной вообще никогда не удастся. И все-таки, сравнивая наши знания о Земле и ее коре с теми знаниями, которые принесло изучение других планет Солнечной системы, можно утверждать, что на самых ранних стадиях развития планет уже в процессе аккреции (слипания) частиц протопланетного вещества, гравитационного сжатия и разогрева на поверхности юных небесных тел нашего мира безраздельно господствовал вулканизм. Молодая тонкая земная кора была, конечно, более проницаемой для расплавленных масс и раскаленных газов и должна была легко взламываться под их напором. Из вулканических газов и паров стали создаваться первичная атмосфера и затем гидросфера. При этом вряд ли на такой Земле 4—4,5 млрд. лет тому назад могли существовать вулканические постройки и вулканические ландшафты, подобные современным земным. Скорее всего, в этом безмерно удаленном от нас прошлом не было вулканов в виде конических гор, узких потоков, куполов и т. д. Извержения происходили массовые, изливались на поверхность по глубоким и протяженным трещинам огромные объемы лав. Такие извержения принято называть ареальными, то есть площадными.
Наиболее общей причиной разнообразия в поведении вулканов надо считать состав первичной магмы, достигающей земной поверхности и превращающейся в лаву, а также ее насыщенность газами. Такое разделение по химическому признаку и предполагает, что магмы и образующиеся из них породы неодинаково богаты кремнекислотой и ее соединениями с глиноземом и относительно бедны железом и магнием (кислые лавы, например, риолиты), содержат алюмосиликаты и окислы в меньшем количестве (средние лавы, например, андезиты), еще менее содержат кремнекислоты и ее соединений при относительном богатстве железом и магнием (основные лавы, базальты). Большое значение имеет относительное содержание щелочных металлов: калия и натрия. Между главными химическими типами лав много переходов и соответственно промежуточных типов горных пород. Кислые лавы обычно очень вязки и малоподвижны, а основные жидки, текучи, подвижны, очень похожи на металлургические шлаки. Массы кислых лав выжимаются из отверстий вулканов только при громадном давлении внутренних газов и поэтому образуют на выходах купола, обелиски, выдвинутые из жерл вулканов пробки в виде узких пирамид и неправильных цилиндров. Основные лавы широко растекаются от кратеров вулканов, образуя потоки, покровы, полностью и порой на большом пространстве погребая под собой неровности рельефа. В таких случаях возникают лавовые равнины, лавовые плато. Кислые лавы часто застывают спокойно, основные же «кипят*, выделяют массу газов, образуя и вновь разламывая, расплавляя затвердевшую шлаковую корку. При окончательном остывании очередной порции лав и шлаков постепенно создаются то стройные вулканические конусы, то хаотические нагромождения с очень неровной поверхностью (так называемые глыбовые лавы) и масса других как переходных, так и совершенно своеобразных форм. Все эти явления, продукты и формы рельефа демонстрируют как бы созидательную, аккумулятивную роль вулканизма.
Вулканические постройки могут расти чрезвычайно быстро, чему люди нередко были свидетелями, могут достигать огромных размеров и высот, выступать вверх далеко за снеговую линию, где сейчас же начинается как бы борьба вулканов с растущими на них собственными горными ледниками. Высочайший вулкан нашей страны Ключевская сопка достигает высоты почти 5000 м, а самые высокие вулканы Земли, образующие Гавайские острова, несмотря на свои пологие склоны, составленные легко текучими основными лавами, поднимаются с глубин океана более 4000 м и возвышаются примерно на ту же высоту над уровнем океана. Сращиваясь друг с другом, соседние вулканы образуют огромные горные массивы. По величине вулканических построек можно мысленно составить длинный ряд, в начале которого поместится, скажем, всего небольшая трещина в земле, из которой выходит струйка сернистого газа. Так слупилось, например, в 1945 г. на кукурузном поле мексиканского фермера, где уже через год со взрывами и истечением лав вырос вулкан Парикутин высотой 325 м. А на другом конце такого нашего ряда окажется гавайский вулкан Мауна-Лоа, полный рост которого (включая надводную и подводную части) составит высоту над уровнем моря величайшей вершины мира — Джомолунгмы (Эвереста).
Кроме лав, вулканы выбрасывают огромные массы затвердевших в полете капель лавы (бомбы, лапилли, пепел), обломки оторванных при извержении древних пород из основания и стенок вулкана, массу паров и газов. Вулканический пепел, совершив свой путь в атмосфере, может покрыть толстым слоем большие площади. Полурыхлые-полуспекшиеся массы, образующиеся при гигантских вулканических взрывах, например, при грандиозном извержении вулкана Шивелуч на Камчатке в 1956 г., могут покрыть собой даже значительные неровности рельефа и создать на их месте мертвые вулканические равнины. При особенно мощных взрывах уничтожаются громадные объемы самих вулканических построек, рельеф радикально изменяется. По-видимому, самым грандиозным за последние сто лет был взрыв, точнее,— серия взрывов вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 г. Не один пример грандиозного взрыва и разрушения верхней части вулканов имел место в нашем веке на Камчатке.
Как ни буйствуют вулканы, сколь ни многократно они извергаются, в конце концов наступает их угасание, которое может быть, впрочем, и обманчивым. Угасая, вулкан переходит в стадию фумаролл (газовых струй), горячих источников, обычно сильно минерализованных. Эта конечная, поствулканическая стадия может завершиться полным уничтожением всех следов вулканической деятельности, и тогда непрерывно действующие на земной поверхности силы экзогенного разрушения, уже не встречая активного сопротивления со стороны вулканической постройки, скажем, в виде нового наращивания тела вулкана с неизбежностью довершат свою работу, создав на месте некогда грозного вулкана его грустные руины, иногда в виде некка, то есть вылущенной выветриванием лавовой пробки, когда-то заполнявшей вулканический канал. А пере отложенные и перемытые, да еще многократно измельченные обломки вулканических лав, вначале слагавших конусы высоких гор, будут переноситься реками, ветрами, ледниками, морскими течениями и, отлагаясь на дне водоемов, положат начало осадочным слоистым породам.
О вулканизме, его типах, о составе вулканических продуктов, о формах и размерах вулканических построек, о поведении вулканов, о режимах извержений, действующих то ритмично, то беспорядочно, то с перерывами, то практически непрерывно (например, вулкан Сангай в Южной Америке, названный «пылающим ужасом Анд»), можно говорить очень долго и, наверное, интересно, так как трудно назвать более зрелищное, величественное и яркое явление природы, которое могло бы соперничать с сильным вулканическим извержением. Но для нас хватит сказанного, напомнившего читателю самые основные сведения о вулканах и вулканизме. Теперь вернемся в свои края, а именно — в вулканическую область Юга Сибири и Севера Монголии. Что же известно сейчас о ней?
Восточная Сибирь и Монголия, лежащие в самой глубине Азиатского континента, как мы указывали, причислялись первыми исследователями этого края к древнейшему внутреннему ядру материка, которое постепенно обрастало со всех сторон новой сушей, бывшим дном древних морей, все далее отступавших от древнего темени. Впоследствии один из сторонников идеи о древнем темени Азии В. А. Обручев пришел к выводу, что в новейшее геологическое время жесткое, инертное, неколебимо стоявшее многие миллионы лет на своем месте древнее темя подвергалось воздействию тектонических сил и было приподнято, раздроблено на отдельные крупные блоки. Такое преобразование, В. А. Обручев назвал «юными движениями на древнем темени Азии». Разрабатывая эту проблему, знаменитый русский геолог ввел в круг геологических представлений об истории Земли очень важные новые идеи и понятия, которые и поныне развиваются мировой наукой. Вообще здесь следует сказать, что геологические открытия, сделанные в свое время в Восточной Сибири и Центральной Азии русскими учеными, оказали огромное влияние на всю отечественную и мировую геологию.
Одним из конкретных проявлений «юных движений на древнем темени Азии» был, конечно, и юный вулканизм. Юный, но не современный. Деятельные вулканы, как известно, имеются сейчас на территории Советского Союза только на Камчатке и Курильских островах, где ими образованы высочайшие горы и где извержения лав, пирокластики и газов временами достигают колоссальной силы. Курило-Камчатская вулканическая область в этом смысле — область классическая. Но на втором месте по обилию следов молодого вулканизма после Курил и Камчатки в Советском Союзе оказывается Восточная Сибирь. Здесь нет грандиозных, так называемых стратовулканов — слоистых вулканов, образованных многими и многими извержениями и накоплением разнообразных вулканических продуктов типа, скажем, Ключевской сопки (кстати, одного из высочайших стратовулканов мира), но имеются хорошо сохранившиеся небольшие вулканические конусы, здесь нет ничего похожего на камчатскую Долину гейзеров, но имеется очень много термальных источников, а лавами местами покрыты значительные участки как на высоких горах, так и в речных долинах.
Совсем недалекое мысленное путешествие из Иркутска в Тункинскую долину, интересное и само по себе, позволит нам прикоснуться к остаткам сибирских вулканов.
Первое, с чем мы встретимся, — лежащие прямо на поверхности обломки плотной, ноздреватой темно-серой или сине-черной лавы в окрестностях Култука. В их свежем изломе можно рассмотреть мелкие кристаллы полевого шпата, но в целом порода плотная, нераскристаллизованная, что свидетельствует о ее быстром остывании на поверхности, о чем говорит также повышенная пористость, ноздреватость отдельных образцов. Подобное сложение, как говорят геологи, текстура породы связана с выделением пузырей газа при выходе лавы на поверхность в верхних частях лавовых потоков. Так образуются, например, пемзы, каменные «губки», в которых объем пор настолько превосходит объем твердой породы, что они свободно плавают на водной поверхности. Лавы в окрестностях Култука, в районе гольца Камар, куда ведет туристский маршрут из Слюдянки, наконец, обломки и выходы тех же вулканических пород в районе с. Быстрой и близ дома отдыха Анчук, все это — базальты, то есть основные, сравнительно бедные кремнекислотой, с повышенным содержанием железа и магния вулканические породы, наиболее распространенные на Земле, причем как на суше, так и в океанах. Вспомним, что нижняя часть земной коры носит название базальтового слоя, отделенного от вышележащего гранитно-метаморфического слоя так называемой поверхностью Конрада. Этот термин, предложенный в свое время сейсмологами, хотя и сохраняется, но только условно, так как он неточен.
Прямо напротив Анчука, на левом берегу Иркута, в береговых обнажениях видно, как базальты в виде небольшого горизонтального покрова лежат на наклонных слоях песчаников. Осматривая это обнажение, мы можем сделать очень важный геологический вывод, имеющий в геологии общее значение, как один из самых главных принципов в понимании временных взаимоотношений между горными породами. Действительно, мы видим, что слои песчаников имеют довольно крутой наклон, несомненно вторичный, так как в таком положении на дне водоема они не могли бы образоваться. Значит, какими-то силами они были выведены из первоначального состояния, на геологическом языке — испытали дислокацию. Но в тем же обнажении мы видим только часть слоев. Другая часть (вдоль по наклону слоев) уходит под урез воды и невидима, а продолжение слоев вверх размыто, срезано, на что понадобилось, конечно, немало времени. Только после срезания слоев в ходе выветривания и размыва на их поверхность с несогласием излились базальтовые лавы. Слово «несогласие» здесь обозначает не только непараллельность напластований поверхности размыва, на которую налегли лавы, но и очевидный перерыв во времени следующих друг за другом событий. Получается, что формула такой последовательности: накопление осадков — их дислокация — размыв — накопление лав и новых, более молодых слоев дает геологам возможность в гораздо более крупных масштабах, когда дело идет о толщах и сериях слоев огромной мощности, определять их временные соотношения, то есть относительный возраст. В обнажении на Иркуте, близ Анчука, слои имеют поздненеогеновый (плиоценовый) возраст, а лавы изливались несколько позже, но тоже в плиоцене или уже в четвертичном периоде. Учтем, что покров базальта у Анчука дошел до нашего времени уже частично разрушенным и размытым р. Иркутом. Так, мы вместе, дорогой читатель, прочитали страницу из геологической истории пусть и небольшого участка Прибайкалья.
Далее, двигаясь на запад по шоссе, мы пересекаем границу Иркутской области и Бурятии, попадаем в просторную Торскую котловину, огороженную с севера высокой горной стеной, быстро повышающейся к западу и переходящей в знаменитые своей красотой и величием Тункинские гольцы, или бел к п. Белками в Сибири называют горные вершины, большую часть года сохраняющие шапки снега, а местами и нетающие ледники. Такова, например, высочайшая в Сибири гора Белуха на Алтае. А в старой литературе Тункинские гольцы, или белки, назывались еще Альпами, их сравнивали с прославленными своей живописностью европейскими Альпами. Но вернемся к нашему маршруту.
Следуя правым берегом вверх по течению Иркута, мы увидим, как Торская равнина замыкается на западе сравнительно низкой возвышенностью — Еловским отрогом, а затем, сразу у поворота дороги на курорт Аршан, горы вновь широко расступаются, и мы попадаем в собственно Тункинскую долину — одно из красивейших мест Сибири. Направляясь прямо на север в сторону Аршана, скоро мы увидим разбросанные по равнине отдельные невысокие холмы, известные как «тункинские вулканы». Однако большинство этих холмов, хотя и сложено пузыристой базальтовой лавой и вулканическими шлаками, ничем другим не напоминает настоящие шлаковые конусы, которые в таком обилии встречаются в районах современного вулканизма. Рассматривая эти холмы в плане, один из бывших здесь ученых, профессор В. Н. Лодочников, пытался объяснить их расположение и состав глубоким размывом одного бывшего здесь очень крупного пологосклоненного вулкана типа современных гавайских вулканов, но оказалось, что это не совсем так. Но вот на подъезде к Аршану мы видим справа от дороги довольно высокий холм в виде усеченного конуса. Да, это настоящий, хотя и очень маленький вулкан, кратер которого окружен крутой кольцевой стенкой лав, туфов, шлаков. Вокруг него валяются закрученные и застывшие при полете клочья лавы — вулканические бомбы. Местные буряты называют этот холм Хара-Болдок. Некоторые называют его вулканом Черского. Севернее, близ подошвы Тункинских гольцов, здесь обнаружен и второй вулкан примерно таких же размеров, а Еловский острог и его западные склоны оказались построенными из рыхлых песчаников, глинистых прослоев и пластообразных залежей базальтов, лавы которых, несомненно, изливались из близлежащих каналов.
При поисках в начале 50-х годов в Прибайкалье месторождений нефти и газа в этом районе была пробурена глубокая скважина. Она прошла сквозь толщу песчаников, песков, глин, базальтовых туфов и лав и была в этой толще остановлена, не достигнув ее низов, на глубине почти 2000 м. Скважина пересекла 70 слоев, или потоков вулканических пород того же базальтового состава, что и в холмах на поверхности Тункинской впадины и в упомянутых двух вулканах. Тогда стало несомненно, что Тункинская впадина, заполняясь осадками, была когда-то ареной многочисленных, весьма растянутых во времени вулканических извержений, чередовавшихся с периодами затишья. Извержения были то спокойными, когда жидкая лава изливалась на поверхность по вертикальным каналам или трещинам, то бурными, в виде сильных взрывов (эксплозий) и покрывавшими землю плащом пирокластов — огненно-обломочных наслоений. На блок-диаграмме (рис. 5) изображен как бы итог всех этих событий. Они начались в неогене и продолжались в четвертичном периоде. Один из последних лавовых потоков, приподняв и разломав созданные на его же поверхности шлаковые конусы, как бы растащил их остатки по поверхности впадины и оставил здесь в виде шлаковых и туфовых холмов. Последним актом базальтового вулканизма в Тункинской впадине было, по-видимому, образование упомянутых двух вулканов. Как давно это было? На шлаковых холмах были найдены орудия древнекаменного века (позднего палеолита), значит, в самом конце последней ледниковой эпохи — 10-20 тыс. лет тому назад — наши предки бывали на уже остывших вулканических холмах. Что касается двух тункинских вулканов, то они образовались, несомненно, уже в неолите (новокаменном веке) несколько тысячелетий тому назад.
Интересно, что если Тункинская буровая скважина встретила последний сверху (т. е. самый ранний) базальтовый поток на глубине почти 1400 м ниже уровня моря, то сходного, если не одинакового состава базальтовые покровы на Тункинских, Китойских гольцах и в Хамар-Дабане, к югу от Иркутска, лежат на отметках 2200—2800 м выше уровня моря. Невозможно себе представить, чтобы базальтовые лавы изливались одновременно на находящиеся поблизости ровные поверхности с перепадом высот между ними в 3500—4000 м. Это определенно настораживает и заставляет думать, что либо ровная поверхность, предшествовавшая излиянию лав, была единой, а потом была разорвана, и ее части переместились по вертикали на такую величину относительно друг друга, либо эти излияния были геологически неодновременны: на месте нынешних Тункинских гольцов и на дне Тункин-ской впадины лавы поднимались вверх по разным каналам. Потом мы увидим, что гораздо ближе к истине вторая точка зрения, но первую тоже нельзя отвергнуть полностью.
Продолжаем наше путешествие по Тункинскому тракту, минуем центр Тункинского аймака Кырен, затем селение Туран, откуда ведет дорога на курорт Нилова Пустынь, и наконец мы в небольшой Мондинской впадине, где, как помним, в 1950 году было сильное землетрясение. Здесь, на водоразделе, находится Солнечная обсерватория Иркутского академического института земного магнетизма и ионосферы. Этот водораздел почти полностью сложен горизонтальными потоками базальтов, но молодых вулканических построек здесь нет. Раньше считалось, что на речке Хулугайше обнажена часть небольшого вулкана, но потом выяснилось, что это лишь часть довольно древнего базальтового потока.
Переместимся теперь на северо-запад, за Тункинские гольцы, в самую глубь Восточного Саяна, на так называемое Окинское плоскогорье, или плато. Меньше часа потребуется для этого на самолете, а автор этой книги с товарищами в довоенные годы добирался туда верхом не меньше трех суток. Здесь находится своеобразный узел верховьев рек Оки, Иркута, Белой, Китоя. Известный русский геолог и географ С. В. Обручев удачно сравнил Окинское плоскогорье с Тибетским в миниатюре: оно так же, как Тибет, окружена высокими горными цепями. Но главная особенность Окинского плато — массовое развитие потоков и покровов базальтовых лав, во многих местах слагающих плоские водоразделы. Местами толщи горизонтально наслоенных лавовых потоков и покровов еще не прорезаны на всю мощность речными долинами. От Окинского плоскогорья вулканическая область Восточного Саяна уходит на запад, в пределы Тувы. Основной объем базальтовых лав повсюду здесь образовался в доледниковое (дочетвертичное) время, но и на бурятской, и на тувинской стороне имеется немало очень молодых вулканов, сложенных, как и в Тункинском крае, главным образом базальтовыми шлаками. Среди них наиболее известны вулканы Кропоткина и Перетолчина в долине одного из притоков реки Оки, на северной окраине Окинского плоскогорья. Конусы обоих вулканоз прекрасно сохранились. Сложены они пузыристыми шлаками, имеют высоту: первый — 90, второй — 120 м. Оба находятся недалеко друг от друга, на базальтовом потоке, некогда разлившемся на всю ширину долины и протянувшемся по ней на 70 км. Поверхность потока еще не успела покрыться почвенно-растительным слоем, образована нагромождениями пористых базальтовых глыб, напоминающими торосы льда, но только мрачного серо-черного цвета. Нет сомнений, что возраст вулканов и лавового потока под ними очень молодой, к этому выводу пришел когда-то и сам Кропоткин, посетивший Окинское плоскогорье в 1867 году. Геологи единодушно считают, что вулканы Кропоткина и Перетолчина так же, как сходные по размерам и составу вулканчики Тункинской долины, образовались не более чем 7—8 тысячелетий тому назад.
Мы не оговорились, назвав небольшие вулканические горы Восточного Саяна «вулканчиками». Они действительно очень малы по сравнению с настоящими вулканами. Подобные им шлаковые конусы образуются десятками по подножьям настоящих громадных вулканов.
Интересно, что читая о вулканах, мы обычно имеем дело с итальянскими названиями, давно ставшими научными терминами. Таковы «бокка» — отверстие в теле вулкана, «лапилли» — камешки, «мофетты» — струи вулканического углекислого газа и многие другие термины. Все это крайне просто объясняется тем, что наука о вулканах — вулканология — зародилась в Италии с ее классическими образцами подобных явлений. Достаточно вспомнить Везувий и Этну. Но вернемся в сибирские края.
Вступив в пределы Красноярского края, мы находим столь же свежие и столь же обильные следы былой, но геологически недавней вулканической деятельности на территории восточной части Тувы. Здесь выделена особая область, где базальтовые потоки и покровы так же, как в Прибайкалье, находятся и на сравнительно высоких водоразделах, и на дне горных долин, где также встречаются миниатюрные шлаковые конусы — самые молодые среди здешних вулканических форм. Толщина наслоенных друг на друга лавовых потоков и покровов, как и на Окинском плоскогорье, достигает сотен метров. Центрами излияний базальтовых лав как в Восточно-Тувинской области, так и в Восточном Саяне и Хамар-Дабане служили не громадные трещины в земной коре, как это было, например, в очень древние эпохи в Индостане, на Сибирской и других древних платформах, а отдельные, хотя и связанные с повышенной раздробленностью коры, крупные щитообразные вулканы, от которых жидкая базальтовая лава растекалась по уклонам рельефа часто на большие расстояния. Отметим еще, что районы недавнего вулканизма в Восточной Туве, Восточном Саяне и Хамар-Дабане расположены в наиболее высокогорной части Восточной Сибири, где берут начало Енисей и верхние левые притоки Ангары: Иркут, Ока, Ия и Уда.
Переместимся теперь несколько на юг, в пределы Северной Монголии, и увидим, что следы молодого вулканизма в виде таких же покровов, потоков базальтовых лав и отдельных небольших вулканов разбросаны и здесь, в районе озера Хубсугул, южных склонов Хамар-Дабана и в нагорье Хангай, так что если взглянуть на геологическую карту, будет ясно, что перед нами единственная вулканическая область, в рамках которой расплавленное вещество выступало из низов земной коры и верхов верхней мантии под влиянием каких-то общих причин. Но и этого, оказывается, мало. В верховьях р. Витима, в ближнем Забайкалье, мы увидим на карте большое поле, занятое покровами базальтов с насаженными на них многочисленными (более 20) отдельными шлаковыми конусами. Четыре из них названы вулканами Мушкетова, Лопатина, Обручева, Домбровского. Это так называемое Витимское плоскогорье, поверхность которого выровнена горизонтально наслоенными потоками лав. Наконец, на севере Читинской области есть еще одно вулканическое поле, расположенное на высотах хребта Удокан. Этот вулканический район изучен так же подробно, как и предыдущие. Платообразные части хребта здесь заняты горизонтально наслоенными потоками базальтов, среди которых, в отличие от предыдущих районов, встречаются более кислые и более щелочные породы — андезито-базальты, трахибазальты и трахиты. Последние слагают отдельные небольшие вулканы и вулканические купола. Таким образом, наша вулканическая область продолжается еще на некоторое расстояние к северо-востоку, заканчиваясь в районе хребта Удокан и верховьев р. Чары.
Выше мы упоминали о каких-то общих причинах, повлиявших на объединение следов (а в прошлом — самих явлений) молодого вулканизма на юге Восточной Сибири и на севере Монголии в границах единой области, но вместе с тем и на их рассредоточенность, рассеянность по той же территории. В чем тут дело? Прежде всего, вспомним, что следы недавнего молодого вулканизма — это памятники геологической истории, ее вещественные документы. Есть места, и их немало в рассматриваемой вулканической области, где базальтовые лавы и их туфы залегают среди слоев осадочных пород или служат их основанием или покрышкой. По этим соотношениям, зная возраст осадочных пород по остаткам в них флоры и фауны, мы можем близко подойти к определению возраста самих вулканических пород. Да и сами они могут быть довольно надежно датированы радиологическими методами или методами палеомагнитных измерений, которыми уже давно пользуются геологи. Такие исследования выполнены в большом числе пунктов, где обнажены молодые вулканические породы, и теперь мы хорошо знаем их «биографию». Оказалось, что вулканизм в Монголо-Сибирской вулканической области растянулся, по крайней мере, на 20—25 млн. лет, но в разных частях Сибири и Монголии начинался в разное время. Самые древние излияния базальтов происходили в олигоцене на территории МНР и, вероятно, в районе нынешней Тункинской долины. Шире распространились, но все же ограничивались южными районами излияния базальтовых лав в миоцене, они захватили южную часть Восточного Саяна. В плиоцене вулканизм был очень мощным и захватил все районы вулканической области. Именно в плиоцене извержения происходили в большом масштабе на обоих флангах вулканической области — в Восточной Туве и в районе хребта Удокан. Довольно бурные извержения протекали в антропогеновом периоде, но к концу его стали ослабевать. В послеледниковое время, то есть за последние 8—10 тысячелетий, сформировались лишь небольшие лавовые потоки и многочисленные шлаковые конусы — «одиночки». Таким образом, мы имеем как бы полный вулканический цикл с миграцией излияний базальтовых лав с юга на север и от центра области (примерно от 105-го меридиана) к западу и востоку. Первобытный человек, несомненно, был свидетелем «постройки» шлаковых конусов. Он оставил, к примеру, часть своих орудий близ склонов тункинских вулканчиков.
Особенность базальтового вулканизма заключается в однообразии состава базальтов на всей территории их распространения. Лишь в Удоканском районе часть вулканитов отклоняется от типичных оливиновых базальтов в сторону несколько более кислых андезито-базальтов (до трахитов). О чем это говорит? О том, что условия проникновения основной магмы через земную кору были благоприятными. Первичные расплавы достигали земной поверхности, не задерживаясь надолго в промежуточных «станциях»—магматических камерах. В противном случае они неизбежно дифференцировались, и на поверхность в разное время и в разных местах доставлялись бы различные магматические продукты. Значит, в течение олигоцена — антропогена земная кора была здесь хорошо проницаема, как бы расслаблена, в ней преобладало растяжение, а не сжатие. Это очень важный вывод.
Во всех названных районах и многих отдельных пунктах в базальтах содержатся включения ультра-основных пород, близких к перидотиту, какими должна быть сложена верхняя мантия. Ученые единогласно считают эти включения обломками мантийного вещества, захваченными базальтовой магмой при ее выплавлении из перидотита. Это другой важнейший факт. Он говорит о том, что базальты выплавлялись на больших глубинах в верхней мантии и должны были проходить земную кору насквозь. Наибольшие глубины очагов расплавления в мантии для базальтов Монголо-Сибирской вулканической области оцениваются (например, для наиболее молодых базальтов нагорья Хангай) в 80 км. Этот факт подтверждает высокую «пропускную способность» земной коры для магмы в течение позднего кайнозоя.
Таким образом, кайнозойский вулканизм в Монголо-Сибирской горной системе убывал во времени и завершился в последние тысячелетия образованием шлаковых вулканчиков. Можно ли считать на этом основании, что с вулканизмом в этих краях покончено навсегда? Или надолго? И что термальные источники, которыми так богата вся эта страна и которые, несомненно, являются отзвуком былых вулканических извержений, будут постепенно иссякать и исчезать? На такие вопросы нельзя дать определенного ответа. Но, как мы увидим в конце книжки, земная кора в Прибайкалье продолжает в наше время жить интенсивной жизнью и пробуждение вулканизма в этой стране принципиально не исключено.