» » Цветные кратерные озера

Цветные кратерные озера

Цветные кратерные озера

На фото вы видите три цветных озера, расположенных на вершине вулкана Келимуту на острове Флорес в Индонезии. Цвет воды этих кратерных озер может меняться несколько раз в год. Местные племена придавали этому мистическое значение, считая, что в озерах живут души их ушедших предков, выражающие таким образом свое недовольство. В зависимости от типа души она попадала в одно из трех озер, что обусловило местные названия: западное озеро, Тиву-Ата-Мбупу («озеро стариков»), обычно синее; центральное, Тиву-Нуа-Мури-Коох-Таи («озеро мальчиков и девочек»), как правило бирюзовое; а слегка коричневато-красное юго-восточное озеро, Тиву-Ата-Поло («заколдованное озеро»), в местном фольклоре является пристанищем душ злых людей. Это классический пример, когда сверхъестественное привлекается для объяснения природных процессов, в данном случае — геохимических.


Цветные кратерные озера

Изменения цвета воды в кратерных озерах вулкана Келимуту (север вверху). Изображения сделаны спутником Landsat 8. фото с сайта earthobservatory.nasa.gov


Цвет воды в любом озере, не только вулканическом, обусловлен преимущественно химическим составом воды и количеством минеральных или органических частиц в ней (см. Цвет воды). Чистая вода по цвету ближе всего к тому что мы видим в высокогорных озерах.

Молекулы воды поглощают красную (длина волны 625–700 нм) и отражают или рассеивают синюю и зеленую части спектра видимого света (440–570 нм). Из-за этого в свете, попадающем в глаз (или объектив фотоаппарата) со стороны большого объема воды (например, озера) преобладают фотоны из синей части спектра, а значит, он будет казаться нам сине-зеленым. В чистых горных озерах с ледниковым питанием обычно почти нет водорослей или минеральных взвесей из-за низкой температуры и чистоты растворов, получающихся при таянии снега и льда. Такая вода, как правило, бедна минеральными солями, по чистоте приближаясь к дистиллированной, и поэтому, смотря на нее, мы видим цвет чистого химического вещества — H2O. Пить такую воду долгое время не очень полезно, так как в организме нарушается водно-солевой баланс. Чтобы это исправить, люди, работающие в горах, добавляют в воду смеси, содержащие такие элементы, как натрий, калий, кальций, стронций, магний и калий, — стандартный набор, который можно наблюдать на обороте любой бутылки с минеральной водой.


Цветные кратерные озера

Озеро Крейтер в Орегоне, США, расположенное в кальдере потухшего вулкана Мазама на высоте 1883 м. Отличается особенно чистой водой, из-за чего изначально получило название «Глубокое голубое озеро» (Deep blue lake) от первого посетившего его американца Джона Уэсли Хиллмана (John Wesley Hillman). Изображение с сайта ru.wikipedia.org


Несмотря на то что в водоемах, расположенных в кратерах активных вулканов, всех этих элементов растворено довольно много, пить эту воду нельзя. В кратерных озерах повышена концентрация серы, галогенов (хлора, фтора, брома, йода) и тяжелых металлов, поступающих в них напрямую из магматической системы. Остывающая магма под вулканом теряет растворенные в ней летучие вещества — воду, углекислый газ, многочисленные кислоты. Места выхода такой горячей парогазовой смеси на поверхность называются фумаролы или мофеты, однако в случае цветных озер в вулканических кратерах они расположены не на поверхности, а под водой. Вода из-за этого часто имеет повышенную температуру и является кислотной, хорошо растворяя окружающие вулканические горные породы — процесс, который геологи называют химическим выветриванием. По оценкам ученых, вулканические озера можно встретить на вершине 714 вулканов, что составляет 12% от всего количества голоценовых надводных вулканов. И на дне восьмидесяти пяти из них была обнаружена подобная подводная фумарольная активность.


Цветные кратерные озера

Кислотное озеро в одном из кратеров вулкана Горелый, Камчатка. фото Кирилла Власова, август 2013 года


Обычно озера в кратерах активных вулканов имеют молочный, бирюзовый или изумрудный цвет. Ранее было известно, что молочные оттенки воды связаны с присутствием взвеси частиц самородной серы, но точная природа зеленых и синих оттенков долгое время оставалась неясной. В научной работе, опубликованной в 2003 году, японские исследователи по результатам изучения кратерных озер вулканов Асо и Сиране установили, что бирюзовый цвет тоже объясняется частичками серы, точнее рэлеевским рассеиванием света на них, а вот зеленоватые оттенки возникают из-за присутствия в воде ионов железа Fe2+. При рэлеевском рассеивании — эффекте, которым также объясняется голубой цвет неба, — короткие, синие и зеленые, волны рассеиваются гораздо сильнее более длинных. Но так как максимум поглощения серы приходится на синюю область видимого спектра, мы видим сине-зеленый (циан) цвет озера.


Цветные кратерные озера

Слева — озеро в кратере Накадаке вулкана Асо в 2011 году. фото с сайта ru.wikipedia.org. Справа — озеро в кратере Югама вулкана Сиране в 2009 году. фото с сайта ru.wikipedia.org


Дополнительные одновременные измерения цвета, температуры и химического состава воды, результаты которых были опубликованы в 2009 году, позволили детально установить механизм смены цвета в озере вулкана Асо. Коллоидные частицы серы (диаметром менее 0,45 мкм) возникают в результате реакции между диоксидом серы (SO2) и сероводородом (H2S) из фумарольных газов: SO2 + 2H2S -> 3S0 + 2H2O. Эта реакция необратима при температурах менее 100°C, и частицы серы накапливаются в озерной воде, окрашивая ее в голубые оттенки и постепенно оседая на дне, образуя слои (левая половина рисунка, представленного ниже). При повышении температуры фумарол меняется и их химический состав: диоксид серы начинает сильно преобладать над сероводородом, что приводит к уменьшению производства частиц серы и постепенному очищению от нее озера, которое при этом приобретает зеленоватые оттенки, объясняющиеся двухвалентным железом, попавшем в воду из разрушающихся пород вулкана или из фумарол (правая половина рисунка).


Цветные кратерные озера

Диаграмма, показывающая зависимость цвета воды в кратерном озере вулкана Асо от температуры фумарол на его дне. Слева — температура низкая, справа — высокая. Изображение из статьи S. Oshava et al., 2009. Color change of lake water at the active crater lake of Aso volcano, Yudamari, Japan: is it in response to change in water quality induced by volcanic activity?


Однако в случае озер вулкана Келимуту, цветные спутниковые фотографии которого есть у ученых начиная с 1987 года, всё еще немного сложнее. Анализ 30 лет изменения цветов этих загадочных озер позволил выявить дополнительную закономерность, которую вряд ли удалось бы подметить без долговременных наблюдений, хотя на первый взгляд она кажется очевидной: цвет воды также различался в дождливый и сухой сезоны. Очевидно, что это связано с изменением цикла серы в связи с притоком чистой дождевой воды. К сожалению, детальных исследований именно геохимических процессов в озерах Келимуту не проводилось, несмотря на его популярность среди туристов.


Цветные кратерные озера

Изменение цвета озер на вулкане Келимуту в зависимости от количества осадков. Изображение из статьи S. Murphy et al., 2017. Color and temperature of the crater lakes at Kelimutu volcano through time


Что же касается зачарованного озера Тиву-Ата-Поло с «кроваво-красной» водой, то, посмотрев на спутниковые фотографии, можно заметить, что местные легенды слегка преувеличивают. Коричневатые «ржавые» оттенки могут появиться в период дождей и неактивности фумарол, при окислении железа и появлении большого количества ионов Fe3+, но до «красных приливов», связанных с всплеском численности красных морских микроорганизмов, им еще далеко. Однако совсем исключать участие микроорганизмов в появлении коричневого оттенка нельзя. Исследование воды кратерного озера японского вулкана Симмоэ, поменявшего в 2009–2010 году цвет с бело-голубого на коричневый, а затем на кислотно-зеленый, показало, что окисление железа из Fe2+ в Fe3+ происходило скорее всего при участии бактерий.


Цветные кратерные озера

Эволюция цвета воды в кратерном озере вулкана Симмоэ перед его исчезновением при формировании нового шлакового конуса в 2011 году. Изображение из статьи S. Ohsawa et al., 2014. Brownish discoloration of the summit crater lake of Mt. Shinmoe-dake, Kirishima Volcano, Japan: volcanic–microbial coupled origin


Такие хемосинтезирующие бактерии, вроде обнаруженных на Симмоэ Acidithiobacillus ferrooxidans, питающиеся пиритом (FeS2) — обычным минералом гидротермально измененных вулканических пород, — в процессе своей жизнедеятельности очень эффективно окисляют железо. Это приводит к формированию коричневых минералов вроде гётита (FeOOH), ярозита (KFe3+3(SO4)2(OH)6) или швертманнита (Fe3+16(OH,SO4)12-13O16·10-12H2O), которые и окрашивают воды озера.

фото с сайта volcano.si.edu, 1 июня 2013 года.

Кирилл Власов

27 июль 2021 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Почему метеоритное озеро в Индии резко поменяло свой цвет?

Около 5000 лет назад на территорию современной Индии упал метеорит и оставил после себя довольно широкое и глубокое углубление. Впоследствии на этом месте образовалось идеально круглое озеро,

15 фактов о вулканах

На Земле есть около 1500 вулканов, которые могут активизироваться в любой момент. Они образуются, когда расплавленные породы, называемые магмой, поднимаются к поверхности земли, и прорываются сквозь

27 фактов об озере Севан

Севан — самое большое озеро в Армении.Озеро пресноводное, находится в области Гегаркуник.В древности у армян называлось Геламово озеро, Гегамское (Геламское) море, Гехаркуник (Геларкуни), Севанга,

Самое чистое озеро на Земле

Озеро Маккензи – уникальный и прекрасный уголок природы, расположенный на острове Фрейзер в Австралии. Удивительно оно тем, что считается самым чистым водоемом на планете. Находится оно на высоте 100

Целых 20% незамёрзшей пресной воды в мире содержится в одном озере

Озеро Байкал находится в России на территории республики Бурятия и Иркутской области. Байкал — самое глубокое в мире озеро, его средняя глубина составляет 730 м, а максимальная глубина — около 1620

В центре Сахары 250 тысяч лет назад было гигантское озеро

С помощью радара, установленного на шаттле, удалось узнать, что в центре Сахары некогда существовали несколько больших озер. Особо отмечается одно, получившее название озеро Тушка. По своим размерам
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Японское кафе прославилось на весь мир туалетом в аквариумеЭта картина Ренуара наделала в своё время много шума... причем трижды!«Капли дождя» Самуэля Сальседо в парке города ЭтретаРоб Ричи — художник-гиперреалистЖоэль Артур Розенталь (JAR), самый загадочный ювелир современностиЛюбовь к компьютерным играм начинается с семьиИстория Науру. Как съесть целый остров?Тайна Каспара Хаузера: немецкий Маугли из королевской семьи