В районах, где есть вулканы, магма поднимается в земной коре и нагревает породу, лежащую вблизи поверхности. Эта порода может содержать грунтовые воды, просочившиеся от дождей или из моря. Грунтовая вода нагревается горячей породой, которая ее окружает. Вода просачивается в толщу породы через трещины или через промежутки между ее отдельными частицами.
Горячие источники
В вулканических районах вода выходит на поверхность в виде горячих, или термальных, источников. Они образуются при нагревании грунтовых вод горячей породой. Нагревшись, вода становится менее плотной, поднимается по трещинам и бьет ключами. Проходя через горячую породу, вода вступает в химические реакции, изменяющие состав как самой воды, так и некоторых минералов в породе. Часть минералов, вымытых водой из породы, отлагается вокруг горячих источников. Вода, нагретая горячей породой, выбивается на поверхность в виде горячих ключей. Вокруг горячих источников часто отлагаются минералы.
Гейзеры
Гейзер — струя горячей воды и пара, вырывающаяся из отверстия в земле. Гейзеры встречаются в тех местах, где часть нагретых грунтовых вод скапливается в сети маленьких трещин и более крупных полостей под поверхностью. Не находя выхода наружу, вода все сильнее нагревается окружающей ее породой и в конце концов закипает, образуя большое количество пара. Давление этого пара заставляет воду прорываться через горловину и бить фонтаном, образуя гейзер. Фонтанирование гейзера продолжается до тех пор, пока подземное «водохранилище» не опустеет. Когда выброс прекращается, в подземные полости снова просачиваются грунтовые воды и начинают нагреваться. Интервалы между выбросами могут составлять несколько дней или недель, в зависимости от времени, нужного грунтовым водам для заполнения полостей. Грунтовые воды просачиваются в сеть трещин и полостей. Вода нагревается окружающей породой. Нагретая вода сдерживается узкой горловиной и не может свободно вытечь на поверхность. Когда вода закипает, давление в подземном резервуаре возрастает. Уровень воды в горловине вспучивается куполом, а давление продолжает усиливаться. Когда давление в полостях становится критическим, гейзер извергается, выбрасывая в воздух струю пара и воды. В опустевшие полости просачиваются грунтовые воды, и процесс начинается заново.
Подводные источники
Недавно ученые обнаружили, что вдоль срединных хребтов из морского дна бьют горячие источники. Они выходят на поверхность дна по так называемым гидротермальным каналам, а температура воды в них равна примерно 35°С при температуре окружающей воды в 2°С. Подобно наземным горячим источникам, они порождаются водой, просочившейся в толщу породы. Холодная морская вода просачивается в морское дно через маленькие трещины. Нагревшись от окружающих пород, вода поднимается вверх по каналам.
Вулканические гнезда
На вулканическом острове Сулавеси птицы под названием малео используют теплый вулканический песок для выведения птенцов. Магма, подступающая здесь довольно близко к поверхности, поддерживает температуру песка между 32°С и 38°С. Малео откладывают яйца в ямки глубиной до 1 м и засыпают их горячим вулканическим песком. Когда птенцы вылупляются, они самостоятельно выбираются на поверхность. Малео роют гнезда в теплом вулканическом песке. Теплота песка «высиживает» яйца до тех пор, пока птенцы не вылупятся.
Применение горячих пород
Тепловая энергия вулканических пород называется геотермической энергией. Ее можно использовать для отопления домов и для производства электроэнергии. Нагретые грунтовые воды выводятся из трещин в породе по пробуренным скважинам. Вода преобразуется в пар, вращающий турбогенераторы. Инженеры разрабатывают методы использования энергии горячих пород и там, где в их толще нет естественных трещин. В породе создают искусственные трещины и накачивают в них холодную воду. Нагретая горячей породой вода выкачивается на поверхность, где используется для выработки электроэнергии. На геотермических электростанциях электричество вырабатывается при помощи нагретой воды, доставляемой на поверхность. Вода, нагретая горячей породой, возвращается на электростанцию по другой буровой скважине.
Черные курильщики
Некоторые гидротермальные каналы названы черными курильщиками за то, что они испускают черные клубящиеся струи горячей воды. Когда морская вода просачивается в дно, ее соли реагируют с породой и растворяют некоторые минералы. И когда горячий источник выбивается из канала в холодную морскую воду, он клубится, как струя темного дыма, благодаря крохотным частицам минералов, взвешенным в воде. Часть этих минералов откладывается вокруг каналов в виде труб длиной до 6 м. Вблизи черных курильщиков на глубине 3 км были найдены необычные виды живых существ. Вблизи черных курильщиков живут трубчатые черви и двустворчатые моллюски. Они питаются бактериями, а те кормятся минералами, растворенными в воде. Растворенные в горячей воде минералы образуют клубы черного «дыма».