Погребённый супервулкан под Англией связали с грандиозным извержением древности
Восточная Англия — край равнин, полей и невысокого неба. Норфолк, Линкольншир, мелководный залив Уош. Здесь ничто не напоминает о вулканах: ни холмов, ни кратеров, ни застывших потоков лавы. И всё же именно под этой на редкость плоской территорией скрывается память о том, что когда-то здесь бушевала одна из самых мощных вулканических систем, известных в геологической летописи. Исследование, проведённое под руководством Британской геологической службы при участии Университета Осло, связало эту погребённую структуру — так называемый Уошский магматический комплекс — с извержением, произошедшим около 454 миллионов лет назад. Возможно, именно оно рассеяло колоссальные объёмы пепла над севером Европы.
Сегодня о существовании древнего вулканического очага не говорит почти ничего. Сотни миллионов лет эрозии, захоронения под осадочными породами и тектонических преобразований стёрли первоначальный ландшафт. Но в глубине сохранились следы: геофизические данные и образцы пород, извлечённые из буровых скважин, указывают на остатки огромного комплекса. Исследователи полагают, что некогда здесь существовала обширная многоярусная кальдера (котлообразная впадина, возникающая при обрушении вулканического конуса) над массивным гранитным телом — застывшей магмой, которая остывала в недрах.
Ключ к разгадке дали микроскопические кристаллы циркона, поднятые из скважин в Норт-Крике (Норфолк) и Клэксби (Линкольншир), расположенных примерно в шестидесяти пяти километрах друг от друга. Циркон ценен для геологов тем, что уран, захваченный кристаллической решёткой, медленно распадается в свинец. Это своего рода геологические часы, способные идти сотни миллионов лет и сохранять точность. Образцы из обоих английских месторождений дали почти идентичные результаты. Цирконы из вулканической брекчии в Норт-Крике показали возраст около 454,45 миллиона лет, а материал из микрогранита в Клэксби — примерно 454,40 миллиона лет.
Эти даты удивительно точно совпали с возрастом вулканического материала, найденного за сотни километров, в Скандинавии. Там геологи давно изучают один из самых обширных древних пепловых горизонтов северной Европы. Совпадение возрастов стало одним из сильнейших аргументов в пользу того, что погребённая английская система и скандинавский пепел связаны между собой.
Речь идёт о гигантском горизонте древнего вулканического пепла, известном как Кинекуллеский метабентонит (метабентонит — изменённый вулканический пепел, превратившийся в глинистую породу). Он прослеживается по всей Швеции, Норвегии и в более широком балтийском регионе. Родственные отложения найдены и восточнее — в частях Беларуси и Польши. Геологи знают об этом слое десятилетиями, но установить, какой вулкан его породил, долго не удавалось: исходный ландшафт оказался слишком сильно изменён и уничтожен. Новое исследование прочно помещает Уошский магматический комплекс в число главных кандидатов. Поддержку дают не только датировки цирконов, но и схожесть химического состава кристаллов апатита, сохранившихся в вулканических породах и пепле.
Если интерпретация верна, извержение, центром которого был район нынешнего залива Уош, выбросило огромные массы материала высоко в атмосферу. Затем ветры понесли тонкий пепел через древнее море Торнквиста в сторону Скандинавии. Англия тогда выглядела совершенно иначе. В позднем ордовикском периоде, около 454 миллионов лет назад, суша, которой предстояло стать южной Британией, входила в состав микроконтинента Авалония, а Скандинавия принадлежала Балтике. Между ними лежал океанический бассейн, а сам регион отличался чрезвычайно активной тектоникой, способной порождать крупные вулканические дуги и повторяющиеся взрывные извержения.
Погребённая Уошская система, по-видимому, сформировалась в этих неспокойных условиях, когда океаническая кора погружалась под Авалонию. Она была частью куда более широкого пояса вулканической активности, протянувшегося через территории будущей Британии и континентальной Европы. Современная Британия до сих пор хранит другие фрагменты того мира — например, вулканические породы, обнажённые в Эрири (Сноудония) в Уэльсе и в Озёрном крае. Отличие Уошского комплекса в том, что почти вся вулканическая система исчезла с лица земли, скрытая под более молодыми породами, осадками и мелководьем восточной Англии.
О возможных масштабах системы судят в том числе по гравиметрическим измерениям. Они выявляют под регионом аномалии, согласующиеся с существованием крупного гранитного батолита (крупный массив магматических пород, застывших на глубине). Это была бы огромная масса расплавленной породы, остывшая под вулканической системой. Буровые скважины проникли в вулканические и интрузивные породы над этим глубинным телом и вокруг него, что позволило исследователям собрать по фрагментам систему, которая больше не существует как узнаваемый вулкан. В сочетании с широко распространёнными пепловыми отложениями в других частях Европы эти данные указывают на то, что вулканизм в регионе достигал экстремального размаха.
Сам Кинекуллеский пепел даёт представление о том, насколько крупной могла быть активность. Горизонт распознан на площади, превышающей 690 тысяч квадратных километров, а в районе типового местонахождения в Швеции достигает примерно двух метров толщины. Предыдущие исследования оценивали сохранившийся слой как минимум в 972 кубических километра материала в пересчёте на плотную породу. Эта цифра близка к порогу примерно в тысячу кубических километров, который обычно связывают с самым крупным классом взрывных извержений на Земле.
Вокруг этой оценки есть важные неопределённости. Кинекуллеский слой, по-видимому, составной: он может содержать материал не одного, а нескольких извержений. Кроме того, огромные количества исходных отложений, вероятно, были размыты, захоронены, химически изменены или уничтожены за сотни миллионов лет тектонических процессов. Значительная часть исходной английской вулканической структуры тоже исчезла, что крайне затрудняет восстановление точных размеров отдельных извержений. Даже с этими оговорками сохранившиеся свидетельства указывают на эпизод вулканизма, далеко превосходящий всё, что известно из записанной человеческой истории.
Исследователи Британской геологической службы описывают Уошскую систему как способную порождать сверхизвержения и предполагают, что в стратосферу могли быть выброшены сотни кубических километров материала. Служба сравнила энергию процесса со взрывной силой нескольких тысяч водородных бомб. Некоторые независимые вулканологи осторожнее относятся к самому термину «супервулкан» — во многом потому, что слишком большая часть исходной структуры и последовательности извержений утрачена. Они утверждают, что такие понятия, как «ультраплинианское извержение» (извержение чрезвычайной силы с формированием гигантской эруптивной колонны), могут быть точнее при описании исключительной интенсивности события — без допущения, что каждый сохранившийся пепловый слой происходит из одного-единственного извержения.
Так или иначе, масштаб был бы экстремальным. Извержение такой силы могло поднять колоссальную пепловую колонну на десятки километров в атмосферу, а пирокластические потоки (раскалённые облака газа и обломков) опустошили бы окрестности вблизи источника. Тонкий пепел, попав в высотные ветры, мог затем пройти сотни или даже тысячи километров, прежде чем осесть над морями древней Скандинавии. Широкое распространение Кинекуллеских отложений показывает: то, что их породило, было способно повлиять на огромную часть древнего европейского региона.
Свидетельства говорят и о том, что Уошская вулканическая система оставалась активной после главного события. Более молодая популяция цирконов из скважины в Норт-Крике дала возраст около 453,70 миллиона лет — примерно на 700 тысяч лет позже основной активности, датируемой 454,4 миллиона лет. Исследователи полагают, что этот более молодой материал может представлять более позднее извержение и быть связанным с обрушением внутри кальдерной системы. Этот же возраст может соответствовать другому скандинавскому пепловому горизонту, известному как нижний Гримсторпский метабентонит.
В совокупности находки указывают на долгоживущий и исключительно разрушительный вулканический центр под тем, что теперь является восточной Англией. Регион мог пережить повторяющиеся эпизоды взрывного вулканизма, обрушения кальдер и внедрения магмы на протяжении сотен тысяч лет. То, что сохранилось сегодня, — лишь глубоко эродированный и погребённый фрагмент той системы. Но микроскопические кристаллы, уцелевшие в буровых кернах, позволяют геологам восстанавливать ландшафт, исчезнувший почти полмиллиарда лет назад.
Сегодня под заливом Уош не ждёт своего часа ни целый, ни действующий супервулкан. Тектоническая среда, породившая эту систему, исчезла сотни миллионов лет назад, а сами древние вулканы были размыты и погребены до неузнаваемости. Открытие же приоткрывает совсем иную главу геологической истории Британии — главу, в которой восточная Англия могла находиться над одной из крупнейших взрывных вулканических систем, известных из ордовикского периода.
Поля, города, фермы и мелководные прибрежные воды теперь покрывают область, где когда-то могли господствовать огромные кальдеры и вулканические извержения. Свидетельства этих извержений сохранились не в виде вздымающихся гор или действующих кратеров, а внутри микроскопических минеральных кристаллов под Англией и в толстых слоях изменённого вулканического пепла за сотни километров от неё. Спустя почти 454 миллиона лет эти фрагменты дают наиболее ясную на сегодня картину утраченной вулканической системы под одной из самых плоских частей Британии — и, возможно, указывают на источник одного из крупнейших известных древних пеплопадов северной Европы.
