Сверхвулканы рождаются сверхбыстро

Крупные извержения вулканов, которые способны положить конец цивилизации, имеют на удивление короткий запал.

Масштабы извержений: от Йеллоустоунского супервулкана (2 млн лет назад) до Сент-Хелен (1980 год). (Здесь и ниже изображения авторов работы.)

Подобные явления называют «суперизвержениями», поскольку они более чем в 100 раз мощнее обычных. Огромные потоки перегретого газа, пепла и расплавленной породы способны задушить целые континенты и накачать стратосферу таким количеством частиц, что планета на десятилетия погрузится в зиму. Есть свидетельства того, что одно из таких извержений, случившихся в Индонезии 74 тыс. лет назад, едва не уничтожило человеческий род.

Геологи считают, что суперизвержениям предшествует образование гигантского бассейна магмы в паре километров ниже поверхности, после чего в течение 100–200 тыс. лет та медленно «закипает». Новое же исследование показывает, что эти гигантские магматические массы могут существовать только на протяжении нескольких тысяч или даже сотен лет до взрыва.

Гильерме Гуальда и его коллеги из Университета Вандербильта (США) изучили образцы туфа Бишоп, оставшегося после сверхизвержения Лонг-Вэлли в центрально-восточной Калифорнии 760 тыс. лет назад, которое накрыло золой половину Северной Америки.

Подобные гигантские бассейны магмы имеют, как правило, форму блинов 15–40 км в диаметре и 1–5 км в глубину. В самом начале расплавленная порода в значительной степени лишена кристаллов и пузырей. Затем они появляются и постепенно меняют физические и химические свойства магмы, пока не происходит извержение. Насколько могут судить геологи, в настоящее время не существует такого гигантского образования магмы, обеднённого кристаллами и способного произвести суперизвержение. Исследовательская группа считает, что причина этого заключается в относительно коротком времени существования подобных магматических образований. Они не сохраняются на протяжении сотен тысяч лет, как принято считать.

Г-н Гуальда полагает, что срок в 100 тыс. лет — это артефакт методики, которой доселе пользовались геологи. Измерения проводились с помощью кристаллов циркона. Циркон часто встречается в вулканических породах; он содержит небольшое количество урана и тория, скорость распада которых позволяет учёным точно определить время формирования кристаллов. Циркон — ценная находка для науки, поскольку он способен пережить большинство геологических процессов. Тем не менее сам факт того, что он может выдерживать высокую температуру и давление в магматической камере, означает, что по нему не следует судить о жизни магматических образований, бедных кристаллами.

Поэтому исследователи предпочли иной подход. Они определили скорость кристаллизации кварца — самого распространённого минерала в туфе Бишоп. Учёные разработали четыре независимые линии доказательств того, что процесс формирования магматического бассейна занимает менее 10 тысячелетий (скорее всего, 500–3 000 лет) до извержения. А циркон, по их мнению, отражает те изменения, которые происходят в земной коре ещё до начала образования гигантских магматических камер.

То, что процесс формирования магматической камеры происходит в историческом, а не в геологическом времени, полностью меняет суть проблемы, отмечает г-н Гуальда. Вместо того чтобы делать вывод об отсутствии риска суперизвержения в обозримом будущем в связи с тем, что нет подходящих бассейнов магмы, геологам необходимо регулярно проверять районы суперизвержений, чтобы заблаговременно узнать о формировании такой камеры.

Увы, по данным доклада Геологического общества Лондона от 2005 года, даже научная фантастика не может придумать надёжный механизм предотвращения суперизвержения...

Калифорнийская кальдера Лонг-Вэлли в разрезе.

Рентгеновская томография небольшого фрагмента пемзы. Жёлтым обозначены крупные полости, зелёным — кварц, красным — шпат, голубым — магнетит:

Результаты исследования опубликованы в веб-журнале Public Library of Science ONE.

Подготовлено по материалам Университета Вандербильта.

www