Неземные пейзажи вулкана Даллол в Эфиопии

Вулкан Даллол в Эфиопии.

Вулкан Даллол в Эфиопии, одно из самых красивых и необычных мест на нашей планете. На заднем плане — серые конусы термальных источников, прекративших свою активность. На переднем плане — островки соли (галита) с включениями гидроксидов железа, которые, оказавшись на воздухе, быстро окисляются и меняют свой цвет с ярко-желтого на оранжево-бурый.

Очень пологий овальный купол вулкана высотой всего 41 метр имеет диаметр 2 километра по длинной оси и 1 километр — по короткой. Из-под земли вырываются магматические газы, они вступают в реакцию с водой и способствуют процессу окисления.

Панорама пологого купола вулкана Даллол. В середине, в кратере, — кислотное озеро. Фото © Владислав Стрекопытов

В кратере вулкана расположено кислотное озеро, заполненное концентрированной серной кислотой. Степень минерализации настолько высока, что пласты соли образуются прямо в толще кислотного рассола. Цвет отложений соли по берегам озера (от белого через все оттенки желтого и оранжевого до красно-коричневого) обусловлен соотношением ионов железа.

Кислотное озеро в кратере вулкана Даллол. Фото © Владислав Стрекопытов

Рассказывая о вулкане Даллол, приходится постоянно употреблять слово «самый». Это самый низкий вулкан на Земле: его кратер расположен в Данакильской впадине на высоте 48 м ниже уровня моря. Вулкан находится в Афарской котловине на границе Эфиопии и Эритреи, в самом сердце пустыни Данакиль. Это место не просто самое жаркое на свете (среднегодовая температура здесь составляет +35 °C, а летом в дневное время +52 °C в тени является нормой), но и, пожалуй, самое непригодное для жизни: действующие вулканы, выделения ядовитых газов, озёра с горячей серной кислотой и соль везде — под ногами, на коже, в воздухе. Дышать здесь довольно трудно, а земля настолько горячая, что местами ходить по ней можно только в ботинках на толстой подошве.

Выделения сернистых газов над куполом вулкана Даллол. Фото © Владислав Стрекопытов

И тепло это идет из недр Земли, так как Афар — одна из самых активных горячих точек на планете, а Данакильская впадина — это часть современной рифтовой зоны — Великой (или Восточно-Африканской) рифтовой долины, на месте которой идет образование нового океана. Здесь происходит раздвижение литосферных плит. Континентальная земная кора утончается, а местами и проплавляется с образованием новой океанической коры за счет того, что прямо к поверхности из мантии в этом месте поднимается мантийный плюм — горячий мантийный поток.

Географическая карта Данакильской впадины и окружающей территории. Danakil depression — Данакильская впадина; Danakil Alps — Данакильские Альпы; Northern Ethiopian Plateau — Эфиопское нагорье. Изображение из статьи E. Kotopoulou et al., 2019. A Polyextreme Hydrothermal System Controlled by Iron: The Case of Dallol at the Afar Triangle

Данакильская впадина, в центре которой расположен вулкан Даллол, в миоцене была заливом Красного моря. В четвертичное время он был отделен от моря перешейком и 35 тысяч лет назад полностью пересох. В результате на месте залива образовалась двухкилометровая толща соли, сквозь которую прорываются гидротермальные растворы и газы, связанные с находящимся на глубине магматическим очагом. Перекрывающая магматический очаг мощная соляная «плита» не дает самой лаве возможности пробиться на поверхность, а свидетельством активности бурлящего на глубине 2,5–3 км вулканического «котла» являются действующие повсюду в окрестностях Даллола горячие термальные источники, гейзеры и газовые фумаролы. Вблизи выходов термальных источников на поверхность идет активное отложение известкового туфа (травертина), серы, солей натрия и калия, окислов железа.

Отложения минеральных солей вблизи выходов на поверхность термальных источников. Фото © Владислав Стрекопытов

Даллол — это невероятный результат взаимодействия воды и вулканизма. В сезон дождей осадки, стекающие по склонам Данакильских Альп и холмов Эфиопского нагорья, окаймляющих Данакильскую впадину, просачиваются вглубь, по мере движения растворяя в себе минералы и приобретая свойства соляного раствора высокой концентрации (рассола). На глубине, над магматическим очагом, этот раствор закипает и вырывается наружу в виде гейзеров и термальных источников. Как только горячий раствор попадает на воздух, соли выпадают в осадок, порождая сталагмиты и бахромчатые фигуры ржаво-охряного цвета.

Иногда в подземных полостях вскипание раствора происходит настолько быстро, что огромные объемы газов и пара не успевают выйти наружу, и происходят мощные взрывы. Такие взрывы называются извержениями фреатического типа. Именно таким было последнее извержение, зафиксированное на вулкане Даллол в 1926 году.

Извержение оставило после себя кратер 100-метровой ширины, в котором со временем и образовалось кислотное озеро с «водой» бирюзово-желтого цвета, придающее вулкану особую красоту. Цвет озера постоянно меняется. Неодинаков он и в различных его частях, а также в многочисленных обособленных озерцах и «лужах».

Кислотные «лужи». Фото © Владислав Стрекопытов

Недавно испанские ученые провели детальный анализ состава растворов озера вулкана Даллол и солей, осаждающихся по его берегам. Выяснилось, что озеро заполнено высокотемпературным гиперсоленым (пересыщенным по хлориду натрия), концентрированным кислотным (pH от 0,1 до −1,7) раствором с крайне высоким содержанием железа (до 150 г/л). Температура рассолов в устьях источников составляет 105–108 °C, а в озере она опускается, составляя по мере остывания от 85 до 32 °C.

Источником железа является сама базальтовая магма, а также вмещающие магматический очаг породы, подстилающие соляную толщу (известняки и аргиллиты). При этом в составе раствора полностью отсутствует свободный кислород. По мере выпаривания раствора и окисления растворенного в нем железа происходят химические реакции, приводящие к яркому окрашиванию «воды» озера и образующихся при выпаривании из него солей (эвапоритов). Гамма цветов раствора и солей меняется в зависимости от соотношения различных ионов.

При переходе закисного железа Fe(II) в окисное Fe(III) цвет кислотного раствора меняется от бирюзового до фисташкового, а цвет отложений соли — от белого через все оттенки желтого и оранжевого до красно-коричневого. Изображение из статьи E. Kotopoulou et al., 2019. A Polyextreme Hydrothermal System Controlled by Iron: The Case of Dallol at the Afar Triangle

Кислотное озеро вулкана Даллол имеет три террасы. Часть озера на верхней террасе — ярко-зеленого цвета, средняя — фисташково-зеленого и нижняя — бурого. Окраска также связана с содержанием разных ионов железа.

В верхнем озере преобладает закисное железо Fe (II), и его цвет ярко-зеленый; в нижнем озере бурого цвета преобладает окисное Fe (III). Изображение из статьи E. Kotopoulou et al., 2019. A Polyextreme Hydrothermal System Controlled by Iron: The Case of Dallol at the Afar Triangle

При выпаривании кислотного рассола, которое, учитывая температуры воздуха и поверхности земли, происходит постоянно и очень активно, по берегам озера образуются фантастические кристаллические соляные «водяные лилии».

Соляные «водяные лилии» по берегам кислотного озера сложены галитом. Фото © Владислав Стрекопытов

Детальное минералогическое изучение твердых солей показало, что в основном это галит (хлорид натрия), кристаллы которого на наноуровне содержат включения ярозита и оксигидроксиды Fe(III). В значительно меньших количествах присутствуют сильвин и каинит.

В этой части озера раствор содержит больше закисного железа, и цвет его более зеленый. Фото © Владислав Стрекопытов

В этой части больше окисного железа, и цвет «воды» бурый. Фото © Владислав Стрекопытов

Свежие, слабоокисленные отложения, в которых больше закисного железа, имеют светлый цвет — от белого до лимонного. Фото © Владислав Стрекопытов

Более старые, окисленные отложения эвапоритов обогащены окисным железом и имеют темную окраску. Фото © Владислав Стрекопытов

В научно-популярной литературе вулкан Даллол часто сравнивают с яркими цветными термальными озерами вулканической системы Йеллоустон в США. Однако природа окраски в озерах Йеллоустона принципиально другая. Там главную роль в «расцвечивании» воды озер играют микроорганизмы, активно размножающиеся в теплой, богатой микроэлементами среде. В рассолах же Даллола никаких признаков жизни обнаружить не удалось, а вся палитра цветов связана исключительно с химическими процессами. К тому же в Йеллоустоне цветные только озера, а здесь их дополняют невероятно красочные наземные пейзажи.

Такого удивительного места, как Даллол, больше нет нигде в мире. По крайней мере, на Земле. Ученые считают, что примерно так должна выглядеть поверхность спутника Юпитера Ио. На нем более 400 действующих вулканов. Вулканизм придает поверхности Ио уникальные особенности. Вулканический пепел и потоки лавы постоянно изменяют поверхность планеты, окрашивая ее в различные оттенки желтого, белого, красного, черного и зеленого. Большую часть поверхности Ио занимают равнины, покрытые серой или застывшим диоксидом серы. И хотя добраться до вулкана Даллол очень сложно, а долго находиться здесь невозможно, это все-таки проще, чем попасть на Ио.

Примерно так может выглядеть поверхность спутника Юпитера Ио. Фото © Владислав Стрекопытов