Гейзеры как объекты туризма

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕЙЗЕРАХ Слово «гейзер» исландского происхождения; оно происходит от «гейза», что означает «хлынуть». Гейзер источник, периодически выбрасывающий фонтаны горячей воды и пара до высоты 20−40 м и более. Они представляют собой горячие пароводяные источники, периодически фонтанирующие; свое название они получили от района Гейзер в Исландии, где они впервые наблюдались. Гейзер одно из проявлений вулканизма, поэтому встречаются в районах проявления современной и недавней вулканической деятельности: в Исландии, Италии, на о. Ява, в Новой Зеландии (северный остров), в Йеллоустоноком национальном парке Америки, отмечены гейзеры и в Тибете на высоте 4700 м над уровнем моря. В долине Гейзерной на Камчатке описано 12 крупных гейзеров и несколько десятков мелких. Температура воды у выхода вмещающих каналов близка к температуре кипения и в зависимости от местности колеблется от 80 до 100°. Высота фонтанирования различна, иногда достигает 50 ж и выше. Один из крупнейших гейзеров в Йеллоустонском парке «Гигант» выбрасывает столб воды и пара высотой до 40 м с температурой 94,8°.

Хорошо известный Большой гейзер в Исландии фонтанирует на высоту около 30 л в течение 10 минут через каждые 2430 часов. Канал, из которого выбрасываются пароводяные фонтаны, имеет диаметр 3 м и окружен в виде конуса кремнистыми отложениями гейзера. В верхней части конуса имеется бассейн диаметром 18 м и глубиной 2 м, периодически заполняемый горячей водой. Температура воды на поверхности бассейна около 8082°, а в канале, на глубине дна бассейна достигает 120°.

В 1941 г. Т. И. Устиновой были открыты многочисленные гейзеры на Камчатке, в долине р. Шумной, в окрестностях сопки Кихпиныч. Здесь обнаружено не менее 22 крупных и около сотни мелких гейзеров. Другая река Камчатки так и называется Гейзерная. В ее долине около 20 крупных гейзеров и среди них самый большой гейзер Камчатки под названием Великан. Он выбрасывает фонтан воды высотой до 40 м, а столб пара поднимается при этом до нескольких сотен метров.

Извержение гейзера очень красивое зрелище. Окутанная паром мощная струя кипятка с грохотом взметается вверх, рассыпаясь на большой высоте мириадами брызг. Фонтан бьет некоторое время, а затем струя вдруг исчезает, пар рассеивается и все успокаивается. А через определенное время все снова повторяется. Как правило, вокруг гейзера есть небольшой природный бассейн диаметром до нескольких метров. Земля вблизи гейзера обычно очень теплая, даже горячая.

Главное, что отличает гейзеры от прочих теплых и горячих источников это периодичность действия. Промежутки времени между извержениями различны у разных гейзеров. Одни гейзеры извергают струю кипятка через каждые 10−20 минут, другие всего один-два раза в месяц. Так, извержения гейзера Старый Служака, находящегося на территории Йеллоустонского национального парка в американском штате Вайоминг повторяются через 50−70 минут. Почти у всех гейзеров извержение длится всего несколько минут.

В бассейне гейзера сразу после того, как прекратилось очередное извержение, воды нет. В центре бассейна существует отверстие это уходящий вглубь канал трубка гейзера. Например, у Большого Гейзера в Исландии трубка имеет диаметр 3 м и уходит в глубину на 23 м. Перед началом извержения вода поднимается по трубке и постепенно заполняет бассейн. При этом она бурлит, затем вверх взметается фонтан кипятка. По окончании извержения вода из бассейна уходит в трубку.

Гейзеры располагаются вблизи действующих или сравнительно недавно уснувших вулканов. Распространяющаяся от магматического очага теплота нагревает почти до кипения подземные воды, которые заполняют трещины и разломы вблизи поверхности. Извержения гейзеров не имеют ничего общего с извержениями вулканов. Однако для извержения гейзеров необходима теплота, поступающая от вулкана. Поэтому гейзеры принято рассматривать как вторичные вулканические явления.

Механизм работы гейзера, в схеме, таков: в толще Земли имеется канал, зигзагообразно изгибающийся и заполненный перегретой водой т. е. водой, находящейся при температуре, близкой к температуре кипения при тех давлениях, которые существуют в канале. Когда давление пара достигает определенной силы, вода из канала выталкивается наружу; это приводит к уменьшению давления, а тем самым и к немедленному превращению в пар значительных количеств перегретой воды. Тогда пар и вода сильной струей выбрасывается из канала, образуя, фонтан, бьющий на высоту нескольких метров.

Горячие воды гейзеров содержат в себе большое количество минеральных веществ, особенно окиси кремния. При фонтанировании гейзеров эти минеральные вещества откладываются вокруг выводного канала, образуя иногда крупные конусы. Такие минеральные образования называются гейзеритами.

Там, где встречаются гейзеры, обязательно имеется большое количество горячих источников и паровых струй. Их относят к обычным термальным источникам; они функционируют практически стабильно. Гейзеры могут быть названы необычными термальными источниками: для них характерен периодический взрывной характер функционирования через определенные промежутки времени происходит бурное извержение.

С точки зрения физики имеется принципиальное различие между гейзерами и обычными термальными источниками, предопределяющее существенно разный характер их функционирования. В обоих случаях действуют процессы подвода теплоты, которая поступает от магматического очага, и процессы отвода теплоты, которая так или иначе передается окружающей среде. В случае термальных источников существует постоянный баланс между теплоподводом и теплоотводом: сколько теплоты в единицу времени получает источник, столько же теплоты он в единицу времени теряет. В случае же гейзера подобного баланса нет. На всех стадиях деятельности гейзера, за исключением стадии извержения, теплоподвод больше теплоотвода, и поэтому происходит постепенное нагревание воды в гейзерной трубке. Рано или поздно это приводит к взрыву: процесс теплоотвода вдруг качественно меняется вода в трубке вскипает, гейзер извергается. На стадии извержения гейзера теплоотвод существенно больше теплоподвода.

Установлено, что гейзеру всегда предшествует термальный источник (горячий или кипящий), в котором процессы теплоподвода и теплоотвода сбалансированы. При некоторых условиях баланс нарушается, и источник переходит и гейзерный режим, т. е. превращается в гейзер. Анализ условий такого перехода достаточно сложен. Отметим только, что важную роль играет и данном случае изменение в процессах конвекции, происходящих в водной массе источника, а также возникновение условий, препятствующих свободному выходу пара из системы. Иногда переход и гейзерный режим совершается в результате небольшого уменьшении площади сечения трубки.

Выводы Гейзеры являются сложным геологическим и природным явлением. Приуроченность к определенным геологическим структурам обуславливает их малую распространенность. Установлено, что гейзеры изначально были термальными источниками, при определенных условиях перешедшими в гейзеры.