Раскрыта тайна супервулканов
В начале апреля в Институте нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук (ИНГГ СО РАН) состоялся открытый семинар, посвященный феномену супервулканизма. Со своими предложениями по решению этой проблемы выступили специалисты из ИНГГ СО РАН и ИГМ СО РАН (Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева).
Ученых интересовал ряд вопросов. Прежде всего, как вообще образуются суперизвержения? Почему они происходят на разных по строению вулканах? Есть ли вероятность суперизвержения в ближайшие годы? В результате между участниками завязалась бурная, но конструктивная дискуссия, итогом которой стала целостная картина феномена супервулканизма.
"Классически в литературе суперизвержение определяется как извержение с объёмом выброшенных пород в твёрдом эквиваленте более тысячи кубических километров. Можно также говорить о силе взрыва (хотя он имеет место не всегда), о том, насколько высоко он поднимает эти породы, как далеко распространяет их", — объяснил заведующий лабораторией сейсмической томографии ИНГГ СО РАН, д. г.-м. н. Иван Юрьевич Кулаков.
Извержение супервулкана неизбежно приведет к последствиям планетарного масштаба — объем продуктов его извержения достаточен, чтобы радикально повлиять на климат всей Земли. Например, может наступить так называемая вулканическая зима, характеризующаяся резким похолоданием вследствие антипарникового эффекта, вызванного загрязнением атмосферы пеплом. Такие изменения климата могут оказаться губительными для всего живого на планете, именно поэтому так важно научиться прогнозировать активность супервулканов и понимать их природу.
С помощью метода сейсмической томографии ученые изучали три супервулкана, которые проявляли активность в течение последнего миллиона лет: Йеллоустоунский (территория США, 640 тысяч лет назад), Таупо (Новая Зеландия, 26 тысяч лет назад) и Тоба (Индонезия, 74, 500 и 840 тысяч лет назад). Как оказалось, несмотря на то, что по своей изначальной природе эти три супервулкана абсолютно разные, у них достаточно много общего.
К вулкану Тоба по дну Индийского океана ведет подводный хребет, разделяющий две океанические плиты, одна из которых погружается в мантию. Трещины под разломом заполнены большим количеством воды. Под влиянием сложных физико-химических процессов образуется расплавленная магма кислого состава, содержащая большое количество горячей воды. При достижении критической массы происходят суперизвержения. Аналогичный механизм имеет место и в случае супервулкана Таупо.
Но если Тоба и Таупо расположены над зонами субдукции, то Йеллоустоунский супервулкан в этом смысле представлял серьезную загадку для ученых. Дело в том, что он имеет кислый состав пород и взрывной характер извержений, характерный для зоны субдукции, но таковой под ним в действительности нет. По мнению сибирских ученых, Йеллоустоун расположен над континентальной корой с верхним слоем гранитного состава, плотность которого существенного ниже мантийных базальтов. Магма из мантийного плюма не может пройти через подобную преграду, так что примерно в течение полумиллиона лет она формирует огромный очаг, где скапливаются легкие фракции и флюиды, в том числе и вода. После достижение критической массы они проникают в верхнюю кору. Теперь уже здесь образуется огромный очаг с вязкой магмой кислого состава, насыщенной горячей водой под большим давлением. Дегазация воды вызывает лавинообразный процесс, что, в конечном счете, и приводит к колоссальному взрыву.
Все суперизвержения, по мнению старшего научного сотрудника ИГМ СО РАН, д. г.-м. н. Сергея Захаровича Смирнова, "сидят" на зрелой земной коре, поскольку источник вещества и флюидов должен быть расположен близко к месту формирования очага. Кроме того, необходима и "печка" — огромное количество базитового материала, который является источником тепла. Функцию детонатора на себя берет вода, создающая давление при превращении в пар. Для того, чтобы суперизвержение произошло, вода должна попасть в расплав и в течение какого-то времени не иметь возможности оттуда удалиться.
"Работа этого механизма абсолютно идентична что в Тобе, что в Йеллоустоуне. И здесь, и здесь есть печка — источник летучих. Отличие заключается лишь в том, что в первом случае она образуется за счёт потока воды, выделяемой из погружающейся океанической литосферы, а во втором ¬— за счёт прохождения плюма. Верхние части у них похожи. Поэтому, хоть Йеллоустоун и Тоба по своей изначальной природе абсолютно разные, в результате оказывается, что у них много общего", — подвел итог дискуссии Иван Юрьевич Кулаков.
А. Павленко (по материалам открытых источников)
- Сопутствующие линки:
- Сайт Йеллоустоунского супервулкана Геологической службы США
- Мнение специалистов о Йеллоустоунском вулкане