Базальтовые столбы. Где они и как образовались?

Столбчатые отдельности (в просторечии – базальтовые столбы, колонны) – явление не уникальное, как часто пишут, но редкое. Автор обнаружил сии памятники природы только в 24 странах (50 обнажений), хотя они и должны быть везде, где базальты вскрываются эрозионными процессами. Состав их также далеко не всегда истинно базальтовый – бывают и другие горные породы (диориты, дациты,  липариты).

Но, ближе к телу…, к базальтовому. А Вы что подумали? В геологии такие образования именуются геологическим телом (например, интрузия – геологическое тело…). В смысле, не теплое, но объемное! Сначала картинки России.

1. Мыс Столбчатый, о. Кунашир. Мыс на востоке острова Кунашир. Находится в Южно-Курильском городском округе Сахалинской области России. Образован вулканическими породами вулкана Менделеева. Мыс представляет собой отвесные скалы высотой до 40 м, вдающиеся в Кунаширский пролив несколькими выступами. Постепенно скалы разрушаются, образуя у подножий завалы из каменных «брусьев».

2. Камчатский край.
А) Экструзивный купол Гигилен, вулкан Ичинская сопка.
Ичинская сопка – стратовулкан в центральной части полуострова Камчатка. Вершина вулкана является самой высокой точкой Срединного хребта. Вулкан расположен на его западном склоне, в верховьях рек Быстрая Хайрюзова, Ича, Быстрая Козыревская, является единственным активным вулканом хребта и в настоящее время проявляет слабую фумарольную активность.
Б) Побережье бухты Ольги. Бухта Ольга Кроноцкого заповедника для млекопитающих –  популярный летний курорт, нагулять жир и порезвиться в охраняемой заповедной акватории киты спешат с начала мая.

3. Сев. Кавказ. Эльбрус, Кабардино-Балкария, Терскол – село в Эльбрусском районе Кабардино-Балкарии, входит в сельское поселение Эльбрус).

4. Красноярский край.
А) Полуострове Таймыр. Государственный природный биосферный заповедник «Таймырский».
Б) Обнажение «Красные Камни» находится в окрестностях Талнаха на Таймыре, в долине ручья Угольный (~ в 40 км от Норильска). Ущелье расположено в горном массиве Хараелах. Оно образовано двумя безымянными вершинами. Свое название оно получило за характерный яркий красновато-бурый цвет, связанный с особенностями выветривания базальтовых лав.

Осмотрелись? Теперь ответ на вопрос: как они образовались?
А) Наиболее ярким примером структур являются ячеистые лавовые покровы. В базальтах известны пяти-шестигранные колонны (от 3 до 7 граней). Вполне возможно, что на начальных этапах зарождения этих структур здесь был задействован и конвективный механизм Бенара, поскольку иначе пока трудно объяснить одновременность заложения всех трещин. И уже после заложения правильной сети трещин они развивалась вглубь по мере того, как базальтовые колонны сжимались под охлаждающим действием просачивающейся воды.

Б) Образование базальтовых столбов происходит в процессе отвердевания больших объемов остывающей жидкой лавы, подвергающейся в это время дифференциации вещества в ней вследствие конвекции в ходе остывания лавы. Дифференциация вещества начинается в еще совершенно жидкой лаве в результате возникновения и дальнейшего взаимного согласования тепловых конвекционных потоков в почти неподвижной остывающей лаве, образовавшей после извержения вулкана целые лавовые озера. Так что спонтанно возникшие конвекционные потоки за некоторое время (до отвердения лавы) взаимно согласуются в виде граничащих друг с другом конвекционных ячеек – почти правильных вертикальных шестигранников.

В) Данная шестигранная форма поперечного сечения столба объясняется понятием «минимум поверхностной энергии», по простому – чем короче граница, тем лучше. Это можно наблюдать не только на лужах и т.д., а главным образом в зернах металлов (под микроскопом) при их медленном застывании из жидкого состояния. Граница зерна «старается» стать короче, при этом объем зерна уменьшаться не хочет, и в месте схождения трех зерен (столбов, в нашем случае) границы будут короче только в том случае, если угол между ними будет равен 120 град. Следовательно, и получаем правильный шестигранник.

Г) Ученые из института Торонто раскрыли тайну загадочных шестигранных колонн. Они побывали на Дороге гигантов и в ряде мест со схожим явлением, где измерили геометрические характеристики многоугольников. По заявлению физиков, размеры колонн, достигающих от нескольких сантиметров до нескольких метров в поперечнике, зависят, прежде всего, от скорости извержения и остывания лавы. Дальше, используя результаты полевых наблюдений, экспериментов и математической теории, канадские физики установили, что ключом к решению трудности является тот факт, что столбы формируются одним и тем же методом как при охлаждении лавы, так и при застывании крахмала.

Чтоб понять каким образом образуются колонны того либо другого размера, ученые воспроизвели явление в лаборатории. С данной целью и употребляли смесь воды и кукурузного крахмала, которая при нагреве и высыхании сформировывает трещины и длинноватые колонны, совсем похожие на базальтовые столбы. Варьируя режим нагрева и высыхания крахмала, ученые получили зависимость, с которой формируются подобного рода достопримечательности. Согласно полученным результатам, чем медленнее остывает лава, тем крупнее в итоге получаются столбы.

Авторы исследования утверждают, что отысканный ими коэффициент, связывающий скорость остывания и высыхания дозволяет предсказывать также размер ячеек и в остальных схожих действиях, вроде высыхания грязи, растрескивания краски либо растрескивания слоя вечной мерзлоты.