Лава қалай тасқа айналады

Жер қыртысы — планетаның тірі, қозғалмалы қабаты, ол үздіксіз жаңарып отырады. Қысым мен температура орасан зор мәндерге жететін беттің тереңінде тау жыныстары балқыған күйге өтеді. Жанартаулардың ауыздары немесе мұхит түбіндегі жарықтар арқылы сыртқа атылып, қызған балқыма қатты тасқа айналудың ұзақ жолын бастайды. Дәл осы процесс жер қыртысының — континенттік те, мұхиттық та — айтарлықтай бөлігінің қалыптасуының негізінде жатыр. Сұйық оттың монолитті жыныска айналуы бірнеше сағаттан мыңдаған жылдарға дейін созылады және көптеген факторларға байланысты. Бұл өтудің механизмін түсіну — планетамыздың іргелі зертханаларының біріне үңілу дегені.

Лава дегеніміз не және ол қайдан шығады

Қататыну туралы айтар алдында балқыманың табиғатын түсіну маңызды. Лава — Жердің бетіне жеткен магма. Балқыған зат литосфераның тереңінде болған кезде оны магма деп атайды; сыртқа шыққан бетте — лава болады.

Химиялық құрамы жағынан лавалар айтарлықтай өзгеше, және дәл осы құрам кейінгі қататынудың сипатын анықтайды. Үш негізгі түрін бөліп атайды:

• базальттық лава — ең кең таралған түрі, кремнеземге кедей және сондықтан өте ағымды; дәл ол мұхит түбін және Гавай жанартауларына ұқсас қалқан жанартауларының көпшілігін қалыптастырады;
• андезиттік лава — тұтқырлығы жағынан аралық нұсқа, бір тектоникалық плита екіншісінің астына кіретін субдукция аймақтарының үстіндегі жанартауларға тән;
• риолиттік лава — кремнеземге ең бай және ең тұтқыр түрі; дәл осындай балқыма апатты жарылыс атқылауларын тудырады, өйткені газдар тығыз массадан еркін шыға алмайды.

Жаңа лаваның бетке шыққандағы температурасы құрамына байланысты 700-ден 1200 градус Цельсийге дейін ауытқиды. Мұндай мәндерде зат атқылау көзінен ондаған шақырымға аға алатын өте қою сұйықтық ретінде әрекет етеді.

Қататынудың физикасы — сұйықтықтан кристалдарға

Балқыманың қатты жынысқа айналуы — бұл ең алдымен кристалдану физикалық процесі. Сала отырып, кремний, оттегі, темір, магний және басқа элементтердің атомдары біртіндеп қозғалғыштығын жоғалтып, минералдардың реттелген торларына орналасады.

Болашақ жыныстың қалыптасуында балқыманың жылуды жоғалту жылдамдығы басты рөл атқарады. Дәл ол минералдық дәндердің өлшемін және соған сәйкес соңғы жыныстың кескінін анықтайды.

Баяу салу атомдарға балқымада ұзақ уақыт миграциялауға және өсіп жатқан кристалдарға қосылуға мүмкіндік береді. Осылайша габбро сияқты ірі түйіршікті жыныстар, ал қыртыстың тереңінде одан да баяу салуда — гранит қалыптасады. Керісінше, бетте жылдам салу кристалдарға өсуге мүмкіндік бермейді: атомдар ретсіз күйде «қатып қалады» және жанартаулық шыны — обсидиан пайда болады.

Магма еріген газдарды — су, көмірқышқыл газ, күкіртті — қамтиды. Бетке көтерілген кезде қысым төмендейді де олар бөліне бастайды, көпіршіктер түзеді. Лава көпіршіктер массадан кетіп үлгіргенге дейін қатып қалса — жыныста қуыстар қалады. Мұндай текстураны кеуекті немесе шлакты деп атайды, ал жыныстың өзін — пемза немесе жанартаулық шлак деп атайды.

Пемза өзінің соншалықты ауа қосындыларын қамтитынымен ерекшеленеді, тіпті жиі судан жеңіл болады және мұхит бетінде қалқи алады. 1883 жылы Кракатау жанартауының атқылауынан кейін пемзадан жасалған аралдар Үнді мұхитында тағы бірнеше жыл ақты.

Қатып қалған лаваның түрлері

Қатып қалған жыныстың қабылдайтын нысаны балқыманың құрамына ғана емес, салу болатын жағдайларға да байланысты. Геологтар лавалық жыныстардың бірнеше сипатты түрін бөледі.

Қатып қалған лаваның ең көрнекті түрлері мынадай:

1. Базальт. Планетадағы ең кең таралған жанартаулық жыныс базальттық лаваның бетте жылдам салуы нәтижесінде қалыптасады. Базальттағы минерал дәндері соншалықты ұсақ, жай көзбен ажырату мүмкін емес — жыныс біртекті және қара болып көрінеді. Дәл базальт барлық мұхит түбін және Солтүстік Ирландиядағы дұрыс алтыбұрышты бағандарымен атақты Баған мүйісі сияқты геологиялық нысандарды қалыптастырады.
2. Обсидиан. Жанартаулық шыны кристалдық құрылым мүлдем қалыптасуға үлгермейтіндей жылдам салуда пайда болады. Обсидиан ракушкалы сынуға және хирургиялық скальпельден өткір кесетін жиекке ие — тас дәуірінің адамдары оны еңбек құралдарын жасауға пайдаланды. Бұл материалдың кен орындары ежелгі заманда маңызды сауда ресурсы болды.
3. Пемза. Кеуекті жыныс тұтқыр лаваның жылдам дегазациясы кезінде қалыптасады. Газдың көптеген көпіршіктерін бекіте отырып, ол ұялы құрылым мен өте аз тығыздыққа ие болады. Өнеркәсіп пемзаны абразив, құрылыс материалы және жеңіл бетон толтырғышы ретінде пайдаланады.
4. Пахоехое лавасы. Геологтар базальттық лаваны сипатты толқынды, арқандық беті бар күйде қатып қалса осылай атайды. Үстіңгі қабат тезірек қатады, ал ішінде масса аға береді — бұл бүктелген өрнекті жасайды. Қарама-қарсы түрі — «аа-лавасы» — жоғары тұтқырлығына байланысты кедір-бұдыр, өткір қырлы қабыршақ береді.

Аталған жыныстардың әрқайсысы өзінің туу жағдайлары туралы «жазба» сақтайды — нақты атқылаудың өзіндік геологиялық жылнамасы.

Суасты қататыну — ерекше жағдай

Жердің жанартаулық белсенділігінің айтарлықтай бөлігі көзден жасырын: ол орта-мұхиттық жоталар бойындағы мұхит түбінде болады. Мұнда лава теңіз суымен кездеседі де қататыну процесі мүлдем ерекше сипат алады.

Суық сумен жанасу лавалық ағынның сыртқы қабығының лезде қатуын тудырады. Ішінде масса алға қысымын жалғастырып, қатып қалған қабықты жарып, жаңа дөңгелек өсінділерді сығып шығарады. Осылайша диаметрі бірнеше сантиметрден бір метрге дейінгі базальт «жастықшаларынан» тұратын сипатты «жастықша лавалар» қалыптасады. Мұндай жастықшалардың суасты базальттық өрістері мұхит түбінің миллиондаған шаршы шақырымын жауып, жас мұхиттық қыртыстың негізгі бөлігін құрайды.

Суасты салу жылдамдығы соншалықты жоғары, жастықшалардың бетінде жиі шыны тәрізді зат — гиалокластит жұқа қабаты қалыптасады. Уақыт өте теңіз суы бұл материалды бұзып, оны ерекше балшыққа — суасты базальттарын сипатты сары-қызғылт түске бояйтын палагонитке айналдырады.

Қататыннан кейін не болады

Лаваның қататынуы жыныс тарихының соңы емес, оның ұзақ өмірінің басы ғана. Кристалданудан кейін жаңадан пайда болған тас оны біртіндеп өзгертетін процестердің тұтас қатарының әсеріне ұшырайды.

Жас жанартаулық жыныс бірнеше дәйекті өзгеру кезеңдерінен өтеді:

• үгілу — температуралық өзгерістер, су және жел әсерінен жыныстың физикалық бұзылуы; Гавайдағы базальттық ағындар қататыннан кейін бірнеше онжылдықтан кейін ұсақтала бастайды;
• химиялық өзгеру — сумен және оттегімен өзара әрекеттесу жаңа минералдардың пайда болуына әкеледі; базальттың дала шпаттары біртіндеп балшыққа айналады, темір топыраққа қызғылт реңк беретін гидроксидтерге дейін тотығады;
• топырақ қалыптасу — бұзылған жыныс органикалық заттармен араласып, уақыт өте планетадағы ең құнарлы субстрат түрлерінің біріне айналады; дәл осы себепті жанартаулардың беткейлері ежелден егіншілерді тартты;
• тектоникалық циклге қосылу — жеткілікті тереңдікке түскен соң базальттық плита қайтадан жылу мен қысымға ұшырайды, ішінара қайта балқып, мантияға оралады да зат айналымының ғажайып шеңберін жабады.

Осылайша, қатып қалған лава ешқашан өзгеріссіз қалмайды — ол бір нысаннан екіншісіне өтіп, планеталық масштабтағы геологиялық циклдерге қатысады.

Тасқа айналып жатқан лава — бұл тек тамашалы табиғи процесс емес, планетаның динамикалық тепе-теңдігін қолдайтын негізгі механизмдердің бірі. Жанартаулық жыныстар өз құрылымында атқылау сәтінде Жер қойнауының температурасы, қысымы және химиялық құрамы туралы ақпаратты сақтайды — планетамыз тарихын түсіну үшін баға жетпес деректер. Осы ақпаратты талқылай отырып, геологтар миллиардтаған жыл бұрын болған атқылаулардың суретін қалпына келтіреді және қолданыстағы жанартаулардың мінез-құлқын болжайды. Аяғымыздың астындағы тас — Жердің қатып қалған тарихы, және әрбір базальттық жар немесе обсидиан сынығы оны өзінше баяндайды.