Точно так же, как в воде или любой другой жидкости могут растворяться определенные химические вещества, они могут растворяться и в газе. Поэтому когда газ остывает, то их растворимость существенно падает, по крайней мере большинства из этих компонентов, и они могут из него выпадать — выпадать в виде кристаллических веществ, минералов. Минералы фумарольного происхождения еще называют возгонами, сублиматами, эксгаляциями — у них много названий. Это очень специфический генетический класс минералов — специфический по трем причинам.
Первая причина — они действительно кристаллизуются прямо из газа или же путем взаимодействия этого газа с породами, через которые просачивается, проходит этот газ. Кристаллизация этих минералов, как правило, происходит там, где горячий газ встречается с холодным атмосферным воздухом, и, соответственно, резко падает его температура. Вторая причина — это своеобразие, необычность по отношению к остальным формациям состава вулканических газов, то есть они несут специфическую комбинацию химических элементов (какую — скажу чуть позже). И наконец, третья — это условия образования, крайне необычные для природных объектов: сочетание высокой температуры и очень низкого атмосферного давления. Как правило, высокотемпературные минералы возникают глубоко в земле, и там давление тоже приличное, а здесь атмосферное давление, а температура 500 °C и выше, и, конечно, это наложит отпечаток.
Масса фумарольных минералов, как правило, невелика, но разнообразие их огромно, и интерес к ним связан не только с разнообразием этих объектов, но и с тем, что это единственная биологическая формация, где мы можем наблюдать in situ, как образуются высокотемпературные минералы. Другой возможности у нас на Земле нет, все остальное спрятано глубоко. И мы можем, проводя определенные аналогии этого процесса с другими, понимать, как возникают руды, некоторые горные породы, интересные глубинные минеральные ассоциации, то есть это, по сути дела, уникальный исследовательский полигон.
Где, на каких вулканах наиболее интересные объекты? Таких вулканов, как ни удивительно и интересно с минералогической точки зрения, очень немного, пожалуй, полтора-два десятка, из которых самыми интересными и самыми богатыми в отношении минералогии фумарольными формациями можно считать четыре вулкана. Самый главный, выдающийся — это Толбачик на Камчатке. Причем даже не сам плоский вулкан Толбачик активный, а расположенные в 15 километрах к югу от него шлаковые конусы, порожденные большим трещенным толбаченским извержением 1975–1976 годов. Они активны до сих пор, фумаролит температуры более чем 400 °C. Второй вулкан — это Везувий, колыбель минералогии фумарол, там с XIX века систематически изучаются эти минералы. Третий вулкан — это Кудрявый на острове Итуруп на Курилах, там возникает удивительная рениевая, индиевая, кадмиевая минерализация. И четвертый — это вулкан под названием Вулькано на острове Вулькано на юге Италии — оттуда и пошло это название. Римляне были уверены, что бог Вулкан там и живет, в этом кратере.
А сейчас он поражает нас разнообразием фумарольных минералов. Есть два основных типа фумарольных минералов по химическому составу. Первый — это фумаролы восстановительного типа. Здесь мы видим в основном сульфиды, хлориды и фториды. Второй — фумаролы окислительного типа, где мы встречаем кислородные соединения, среди которых преобладают сульфаты, встречаются арсенаты, ванадаты, селениты, то есть кислородные соединения элементов в высоких степенях окисления. Но поскольку вулканический газ, как правило, восстановленный, то откуда это берется? Это берется из-за того, что фумарольный газ смешивается с кислородом воздуха, и такие окислительные фумаролы возникают именно в зонах смешения вулканического газа с горячим воздухом. Это мы видим на Толбачике, это мы видим на Везувии.
Какие компоненты содержат фумарольные газы? Главные агрессивные компоненты фумарольных газов (они же и становятся минералообразующими) — это фтор, хлор, сера в разных степенях окисления. Углекислота почти не работает, она пролетает, уходит в атмосферу, и вода при этих температурах тоже не работает. Водород не фиксируется в минералах при температурах до 100–150 °C, только ниже этого. Эти газы несут большое количество рудных элементов: медь, цинк, свинец, самородное золото часто встречается в фумарольных эксгаляциях. Несут мышьяк, несут ванадий, селен, теллур, кадмий, индий. Удивительный объект (я его уже упоминал) — вулкан Кудрявый на Итурупе. Там единственное в мире месторождение рения, который связан с минералом рениитом — ReS2, уникальный объект.
А поскольку минералы в фумаролах образуются в результате газотранспортных химических реакций, то отсюда и удивительнейшее разделение компонентов, то есть каждый компонент, каждый металл и неметалл находит свое место, свою структуру, растит свой кристалл — отсюда такое удивительное разнообразие, которое превышает на данный момент 300 минеральных видов, и из них более половины — это эндемики фумарольной формации, более нигде не встречающиеся.
