Гейзеры — природные фонтаны горячей воды¶
Гейзер — это тип гидротермального источника, периодически извергающий столб горячей воды и пара в атмосферу. Название происходит от исландского слова geysir («извергать»), впервые применённого к источнику Строккур в Исландии. Гейзеры возникают в районах вулканической активности, где магматические очаги обеспечивают нагрев подземных вод. Всего на Земле известно около 1000 гейзеров, из них примерно половина сосредоточена в национальном парке Йеллоустон (США).
¶Условия образования
Для формирования гейзера необходимо сочетание трёх факторов: обильного источника воды, источника тепла (обычно магматического тела на глубине 1–5 км) и сложной системы подземных каналов. Вода в гейзерной системе циркулирует по трещинам и кавернам в горных породах, преимущественно в вулканических туфах и риолитах.
Ключевой механизм связан с зависимостью точки кипения воды от давления. В верхней части канала давление ниже, чем в нижней, поэтому вода внизу может нагреваться выше 100 °C, не переходя в пар. По мере нагрева нижние слои расширяются, вытесняя часть воды наверх. Давление в столбе уменьшается, и горячая вода вспыхивает паром, выталкивая столб жидкости наружу. После извержения система заполняется водой заново, и цикл повторяется.
Периодичность извержений зависит от глубины и конфигурации каналов: у одних гейзеров интервал составляет несколько минут, у других — сутки и более. Известны и «спящие» гейзеры, извергающиеся крайне редко.
¶Классификация
По характеру извержения гейзеры делят на две основные группы:
- Фонтанирующие — выбрасывают столб воды вертикально вверх. К ним относится, например, Строккур в Исландии.
- Булькающие (булькающие котлы) — периодически выбрасывают столб пара и брызги воды низко над поверхностью. Типичный пример — Везувий в Йеллоустоне.
По химическому составу воды различают содовые (щелочные) и кислые гейзерные системы. Щелочные гейзеры характерны для Йеллоустона, кислые — для Камчатки и Новой Зеландии.
¶Крупнейшие гейзерные поля
¶Йеллоустон
Национальный парк Йеллоустон (штаты Вайоминг, Монтана и Айдахо, США) содержит более 500 гейзеров — примерно две трети всех известных на Земле. Среди них:
- Олд Фейтфул («Старый верный») — самый знаменитый гейзер мира, извергается каждые 60–110 минут, выбрасывая воду на высоту до 56 м. Наблюдения за ним ведутся с 1870 года.
- Стим-Боут («Пароход») — самый крупный по объёму выброса: до 3200 литров воды за одно извержение, высота фонтана до 90 м. Периодичность крайне нерегулярная — от 3 дней до 50 лет.
- Рентген — один из самых горячих: температура воды у поверхности до 92 °C.
¶Камчатка
Камчатский полуостров (Россия) — второй по величине гейзерный регион мира. Основная концентрация — Долина гейзеров в Кроноцком заповеднике (объект Всемирного наследия ЮНЕСКО). Долина включает более 40 гейзеров и термальных источников на площади около 6 км². Крупнейшие — Большой, Вельвич, Заветный. В 2007 году оползень частично засыпал часть Долины гейзеров, образовав озеро, которое впоследствии было пробито водами гейзеров.
¶Исландия
Исландия — историческая родина гейзеров. Гейзер Строккур (Strokkur) извергается каждые 6–10 минут на высоту до 30 м. Крупный гейзер Гейсир (Geysir), давший имя всем подобным явлениям, в настоящее время извергается редко, хотя в XIX–XX веках его выбросы достигали 60 м. Гейзерное поле Хаукадалюр расположено в юго-западной части острова.
¶Прочие регионы
Гейзеры встречаются также в Новой Зеландии (Роторуа), на Тибете, в Чили (Эль-Татио), в США (Йеллоустон — за пределами парка), на Камчатке и в ряде других мест с вулканической активностью. В России гейзеры сосредоточены преимущественно на Камчатке; небольшие гейзерные проявления известны на Сахалине и в Карелии (так называемые «кипящие ключи» у посёлка Хийденсельга, хотя их природа дискуссионна).
¶Гейзеры в культуре и экономике
Гейзеры издавна привлекали внимание человека. В Исландии горячие источники использовались для отопления и приготовления пищи ещё в средневековье. В XX–XXI веках гейзерные поля стали объектами туризма: Йеллоустон ежегодно посещают свыше 4 млн человек.
Технология, лежащая в основе гейзеров, была использована при создании гейзерных электростанций. Первая в мире гейзерная электростанция (ГеоЭС) построена в 1904 году в Тоскани (Италия). В 1969 году в Крафлё (Исландия) запущена крупная ГеоЭС, работающая на паре гейзерных полей. В России в 2002 году на Камчатке построена Паужетская ГеоЭС — первая в стране гейзерная электростанция, использующая пар термальных источников.
¶Охрана и угрозы
Гейзеры чувствительны к внешним воздействиям: изменение уровня грунтовых вод, сейсмическая активность, загрязнение и даже посетители (попавшие в каналы предметы могут остановить извержение). В 1989 году в Йеллоустоне посетитель бросил камни в гейзер Эксельсиор, после чего тот прекратил извергаться на десятилетия. Многие гейзерные поля охраняются в статусе национальных парков и заповедников.
Исторические источники:
- Брайен С. «Гейзеры Камчатки»
- Райнер К. «Geysers: What Are They? Why Do They Erupt?» (USGS)
- Сигурдссон Х. «Iceland: Fire and Ice»
- Материалы Кроноцкого биосферного заповедника
- National Park Service: Yellowstone Geyser Monitoring