Тоба - Супергерой среди вулканов

Сибирские ученые доказали, что подземная часть супервулкана Тоба (Индонезия) — не что иное, как торт «Наполеон»: магматическая составляющая сформирована слоями «крема», а твердые коренные породы выступают в качестве «коржей».

Статья об этом была опубликована в журнале Science, причем первым автором выступил бывший магистрант НГУ (а ныне — аспирант Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН) Кайрлы Джаксыбулатов.

Руководили исследованием заведующий лабораторией сейсмической томографии ИНГГ доктор геолого-минералогических наук Иван Юрьевич Кулаков и Николай Шапиро (IPGP-Paris), причем именно последний, собственно, является автором метода, с помощью которого были получены результаты — их впоследствии анализировали ученые.

«Этот способ выяснить необходимые нам сведения сам по себе замечательный, — комментирует Иван Кулаков. — Обычно, когда мы ставим сеть сейсмических станций, нам необходимы землетрясения, которые служат своего рода «лампочками», подсвечивающими внутренности Земли. Однако такие события обычно случаются не там, где нам хочется, и не тогда, когда нам хочется. Метод Шапиро же позволяет использовать в качестве источника сейсмического сигнала природный фоновый шум. Дело в том, что в нашей планете очень много различных шумов, главный из них — океанские волны, которые обладают колоссальной энергией и непрерывно излучают сейсмосигнал. Если его накапливать в течение какого-то времени, то в результате можно выделить полезные волны, которые, в свою очередь, можно использовать для изучения строения земных недр. Применяя этот метод, мы устанавливаем наши станции и не задумываемся, где у нас происходят землетрясения — качество информации будет зависеть лишь от конфигурации нашей сети».

Сейчас эта схема, созданная около десяти лет назад, активно используется в различных научных центрах, но для работы с вулканом Тоба было предложено нечто совсем новое. В результате анализа шума можно выделить поверхностные волны двух различных типов. Первая имеет вертикальную поляризацию, аналогично движению воды в океане — вверх-вниз, и называется волной Рэлея. Другая — волна Лява — с горизонтальной поляризацией (кстати, именно она во время сильных землетрясений приводит к наибольшим разрушениям). Одновременное использование и тех, и других для изучения структуры коры под вулканом является новым в работе. «Если применить оба типа и по каждому из них получить скоростные модели, то по ним мы можем различить упругие свойства пород в вертикальном и горизонтальном направлениях», — отмечает Иван Кулаков.

Ученые выяснили: если анализировать данные по областям вокруг кальдеры Тоба , то одна и та же скоростная модель одновременно удовлетворяла данным по волнам Релея и Лява. Однако если говорить о точках внутри этого же объекта, то в данных наблюдалось существенное расхождение. «Единственная возможность объяснить все это — предположить анизотропию, — говорит геолог. — Мы сделали множество тестов, провели огромный объем работы для того, чтобы доказать: та анизотропия, которую мы наблюдаем, связана со наличествующими там слоями».

Кстати, исходная фактическая информация, проанализированная исследователями — совершенно открытая и взята из интернета. По словам Ивана Кулакова, сейчас это обычная мировая практика: экспериментальные данные по прошествии какого-то времени выкладываются в общий доступ. «Как только я увидел сейсмические данные, полученные институтом GFZ в Потсдаме, то решил: мы должны с ними поработать, тем более, что к Тобе у меня особенный интерес. Я считаю, этот вулкан недостаточно хорошо изучен, — рассказывает ученый. — До недавнего времени там была всего лишь небольшая сеть станций. Тот факт, что в практически одной точке в районе данной кальдеры произошло три или четыре суперизвержения за последние два миллиона лет говорит о том, что Тоба является уникальной особой точкой, и задача специалистов понять, почему».

В настоящее время сибирские геофизики продолжают исследования: с помощью «подсветки» землетрясениями стало возможным заглянуть более глубоко и посмотреть, как магматический очаг связан с глубинными структурами Земли. Дело в том, что вулканы, расположенные на островах или вдоль берега океана, имеют отношение к зонам субдукции — процесса, в ходе которого океаническая литосфера погружается под континентальную, при этом, если говорить об огнедышащих объектах, то первая находится на расстоянии 120-150 километров от поверхности. С Тобой ситуация точно такая же, но, учитывая его суперспособности, он непременно должен чем-то принципиально отличаться от других своих собратьев. «Пока мы этих отличий не видим, но будем смотреть более детально и обдумывать вопрос», — улыбается Иван Кулаков.

Сила у Тобы действительно огромная: 74 тысяч лет назад он изверг тысячи кубических километров пород, что оказало глобальное влияние на экосистему планеты. Вся площадь Индийского океана вплоть до самой Индии была покрыта пеплом, кроме того, этому периоду соответствует массовое вымирание различных организмов. Человеку, уже тогда существовавшему, тоже пришлось напрячь все свои возможности (в том числе, и умственные), чтобы выжить. «Если бы такой катаклизм случился сейчас, то все наши политические, экономические и прочие проблемы отошли бы на второй план», — уверяет Иван Кулаков.

По его мнению, предсказать суперизвержение возможно, ведь, в отличие от землетрясения, оно не может произойти внезапно. Всегда крупные коллизии такого рода сопровождаются довольно длительной подготовкой, даже если посмотреть на обычный вулкан — он никогда не взрывается внезапно, по нарастающей идет заметная активность, а потом в какой-то момент происходит коллапс. Что уж говорить о супервулканах! В их случае процессы идут еще более масштабно, причем должна иметь место деформация самой земной коры, а также сейсмическая активность. «Сейчас есть, например, спутниковые радарные методы: мы сравниваем снимки за несколько дней, месяцев, лет, и это позволяет наблюдать за изменением формы поверхности. Очень хорошо видно, что в каких-то местах она «выпучивается», — объясняет Иван Кулаков. — Пропустить это практически невозможно, и если бы в мире где-то происходила такая подготовка, мы бы ее, конечно, заметили».

В ответ на упоминание знаменитого Йелоустоуна ученый успокаивает: да, там есть и фоновая сейсмичность, и деформация поверхности, но показатели не являются критическими, а представляют собой свидетельство стандартных колебаний, которые не вызывают опасения у ученых. «Конечно, извержение когда-нибудь в отдаленном будущем может случиться, но никаких предвестников мы не видим, — комментирует исследователь. — При этом нужно иметь в виду, что подготовка к суперизвержению по человеческим меркам будет идти достаточно долго!» Так что можно расслабиться и следить за курсом рубля.