Сибирские ученые, исследовавшие вулканы Камчатки и Индонезии добрались до знаменитого Йеллоустона. Он, как и многие его собратья, не ушел из поля зрения заведующего лабораторией сейсмической томографии ​Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН им. А. А. Трофимука доктора геолого-минералогических наук Ивана Юрьевича Кулакова.

Ученый в соавторстве с Николаем Шапиро (IPGP-Paris) опубликовал в журнале Science статью, по его словам, несколько специфическую, не являющуюся исследованием как таковым, но предлагающую собственное объяснение данным, полученным другими специалистами. "Наши американские коллеги использовали методику сейсмической томографии и построили трехмерную модель коры и мантии под Йеллоустоном, но редакции Science эта интерпретация показалась недостаточной, потребовалось еще мнение экспертов, и они обратились к нам, - комментирует Иван Кулаков. - Информацию для построения модели (кстати, открытую) мы взяли у USGS - Геофизической службы Соединенных штатов Америки".

Йеллоустон, в отношении которого то и дело возникают различные мрачные пророчества на предмет если не конца света, то глобального катаклизма, среди своих "коллег" является совершеннейшим оригиналом. Дело в том, что в мире существует два типа вулканизма. Первый приурочен к зонам субдукции, где одна литосферная плита погружается под другую. На определенной глубине литосфера претерпевает определенные изменения, в результате чего из нее выделяется большое количество расплавов и флюидов. Поднимаясь к поверхности, они приводят к формированию цепочки вулканов, извержения которых вследствие сложного взаимодействия вышеупомянутых расплавов и флюидов часто имеют взрывной характер. Второй тип - внутриплитный, он связан со струями горячего вещества в мантии, называемыми плюмами. "Обычно считается, что последний - спокойный, при нем никогда не бывает никаких взрывов, а жидкая лава относительно мирно выходит на поверхность и растекается по большим территориям", - комментирует Иван Кулаков. Йеллоустон же, относящийся к плюмовому виду, как оказывается, совершенно другой - фактически исключение из этого правила. Во-первых, он очень большой: каждое его извержение - это огромные объемы. Во-вторых, он извергается взрывным образом - точно так же, как субдукционные вулканы. "Ранее мы много работали как раз с супервулканами в зонах субдукции, и примерно представляем, как там проходит процесс, - говорит ученый. - В случае же Йеллоустона это показалось нам довольно... - исследователь подбирает слово, - ...непонятно. Почему происходят взрывы, почему они случаются с периодичностью примерно раз в полмиллиона лет?"

Естественно, что без какой-либо надежной информации о глубинном строении земной коры и мантии сказать ничего нельзя. Наконец данные появились и, как отмечает Иван Кулаков, далее пошли разные предположения. В частности, в своей статье вулканологи сравнивают гавайскую горячую точку (мантийный плюм) и Йеллоустон. И там, и там есть некая магматическая струя в мантии. Однако, несмотря на то, что объем гавайского плюма примерно в десять раз больше йеллоустонского, в Гавайях все идет очень мягко и спокойно: магма, не особенно спеша, постоянно вытекает на поверхность, плита сдвигается, струя "протыкает" литосферу уже в другом месте, опять образуется остров. Словом, на протяжении последних сотен миллионов лет идет обычная, практически, повседневная жизнь - и никаких катастроф.

"Почему же происходят суперизвержения в Йеллоустоне? - говорит Иван Кулаков. - Точно такая же система питания вулкана, но итог получается другим! Мы предложили: взрывы происходят за счет того, что там совершенно другая кора. В случае Гавайев она состоит из океанических базальтов, и поэтому магма, которая поднимается из мантии к поверхности, по сравнению с ними достаточно легкая. Она спокойно выходит просто в силу своей низкой плотности, ничего ей не мешает. Под Йеллоустоном кора совершенно иного типа - континентального, с большим верхним слоем толщиной 15-20 км, условно говоря, гранитного состава, плотность которого существенно ниже мантийных базальтов. Магма из мантийного плюма пройти через эту преграду не может и где-то в течение полумиллиона лет формирует огромный очаг. По оценкам, следующих из результатов сейсмической томографии, его объем составляет 43 000 кубических километров".

Несмотря на столь долгий срок и кажущуюся неторопливость, внутри этого "новообразования" идут активные процессы разделения и фракционирования: кусочки меньшей плотности следуют вверх, большей - опускаются. Кроме того, там есть накапливающиеся флюиды, в частности, вода, в некотором количестве присутствующая в мантии. "В какой-то момент, после достижения некоторой критической массы, эти флюиды начинают проникать через верхнюю кору все выше и выше, в результате декомпрессии взрываются, образуя новые пути для того, чтобы легкая магматическая фракция начала подниматься. В результате происходит лавинообразный процесс, впоследствии приводящий к большому катаклизму, - объясняет Иван Кулаков​. - Такой вот механизм мы и предложили".

Есть версия, что под Йеллоустоном магма из мантии идет не постоянной струей, а всплывает отдельными пузырями. Каждые полмиллиона лет к поверхности подходит новый пузырь и приводит к извержению. "Все же это, наверное, не так, потому что имеются более глубинные исследования, которые показывают наличие именно струи - плюма под Йеллоустоном", - отмечает ученый.

Суперизвержения - это очень крупномасштабные процессы, на их подготовку, как уже было сказано, уходят сотни тысячелетий. Йеллоустон в последний раз испортил существовавшим тогда видам жизнь около полумиллиона лет назад. "Можно сказать, что вот оно - все уже готово к очередному катаклизму, - говорит ​Иван Кулаков. - Однако подобной силы вещи не могут произойти внезапно. Все-таки такой огромный объем магматического вещества не способен возбудиться в течение одного дня или года. Пока никаких значимых предвестников нет: ни глубинной сейсмичности, ни изменений, которые специалисты в состоянии увидеть. В настоящий момент все идет на уровне фона, и каких-либо резких изменений мы не наблюдаем. С геологической точки зрения тысяча или две тысячи лет роли не играют, но для человечества, я думаю, это будет спасением, ведь если такая штука, как Йеллоустон, взорвется, то все остальные проблемы цивилизации уйдут на второй план. Мы будем заниматься исключительно решением вопросов, связанных с суперизвержением, причем, все вместе. Изучение супервулканов - очень важное направление, которое позволит понять их механику и попытаться предсказать крупные извержения. Такие исследования требуют больших усилий и огромных затрат и поэтому должны производиться только в тесном взаимодействии между учеными из различных стран.

Екатерина Пустолякова ​