Чужой среди своих

 

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 связанную с получением новой информации, 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 их интерпретация показалась недостаточной, потребовалось еще мнение экспертов, и они обратились к нам, — комментирует Иван Кулаков. — Сведения для построения модели (кстати, открытые) ее авторы 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.

---