КАК УСТРОЕН СУПЕРВУЛКАН

Что же такое суперизвержение супервулкана? Это особый тип взрывного извержения вулкана с крупномасштабной кальдерой оседающе-поднимающегося типа, изливающего объём магмы более 193 км? (причина выбора этого числа будет объяснена позже). Прежде чем разобраться, что такое кальдера оседающе-поднимающегося типа, мы расскажем о других достаточно распространённых типах кальдер.

ТИПЫ КАЛЬДЕРЫ

Кальдера — эта огромная впадина — образуется обрушением вершины вулканической структуры в лежащую под ней частично опустошённую магматическую камеру, содержимое которой уже в некоторой степени извергнуто наружу.

Некоторые вулканы, например Килауэа на острове Гавайи, формируют так называемые ОСЕВШИЕ кальдеры. Магма, питавшая вулкан Килауэа, была относительно бедна силикатами и потому менее вязкая. Её магматическую камеру опустошили большие излияния, а не взрывы. Кальдера вулкана Килауэа часто становится лавовым озером. Вершиной самого большого вулкана на поверхности Земли Мауна-Лоа также служит осевшая кальдера.

ВЗРЫВНЫЕ кальдеры образуются вследствие яростного выброса стратовулканом значительной массы магмы. Так случилось при извержении Тамборы (в 1815 году) и Мазамы (примерно 7000 лет назад; после этого в штате Орегон образовалось Кратерное озеро).

Хотя эти события считались разрушительными, но они всё же несравнимы с суперизвержениями, результатами взрыва которых являются крупномасштабные ОСЕДАЮЩЕ-ПОДНИМАЮЩИЕСЯ кальдеры.

СТАДИИ ИЗВЕРЖЕНИЯ СУПЕРВУЛКАНА

В процессе развития и извержения супервулкана с образованием оседающе-поднимающейся кальдеры есть несколько стадий. Большие камеры с расплавленной магмой, которые служат источником извержений, формируются либо над горячими зонами (Йеллоустон), либо над зонами субдукции (Тоба). В обоих случаях супервулканы проходят последовательные стадии формирования и извержения, которые сейчас понимаются значительно лучше, чем пару десятилетий назад.

4 стадии развития взрывного суперизвержения:

В случае расположения вулкана над зоной субдукции ПЕРВАЯ СТАДИЯ включает частичное расплавление мантии над уходящей вниз океанической плитой земной коры. Получившаяся магма прокладывает путь к основанию континентальной плиты и начинает там скапливаться. В конечном итоге магма в основании плиты плавит континентальную кору, у которой более низкая точка плавления, чем у породы ниже, и приступает к образованию магматической камеры, богатой силикатами.

ВТОРАЯ СТАДИЯ включает вспучивание, набухание поверхности и начало её расколов, по мере того как относительно неглубокая верхняя магматическая камера заполняется магмой из нижней полости, сформированной в основании коры на первой стадии. В верхней камере континентальной коры скапливается богатая силикатами и относительно низкотемпературная расплавленная магма, являющаяся смесью расплавленной породы снизу и породы, образующей камеру. Повышенное содержание силикатов и низкая температура магмы в верхней камере влияют на появление смеси с большей вязкостью или с бо?льшим сопротивлением расплава по сравнению с магмой нижней камеры. В верхней камере расплавленное вещество претерпевает химическую эволюцию. Менее плотные летучие вещества собираются в верхней части камеры. Сюда входит магма с большим количеством силикатов, различные газы и вода.

На ТРЕТЬЕЙ СТАДИИ по мере увеличения верхней магматической камеры она вспучивает над собой кору. Из-за того что верхняя часть коры жёсткая и ломкая, она не выгибается, а даёт трещины. Эти трещины, или разломы, расходятся по окружности вдоль вздутия. По мере его роста кольцевые трещины распространяются вниз, соединяясь с верхней магматической камерой. Расширяющиеся в магме газы создают огромный объём пенистой жидкости. Смесь магмы и горячих, разреженных расширяющихся газов быстро поднимается по кольцевым трещинам и выходит на поверхность в виде непрерывных взрывов раскалённой пены. Под воздействием горячих газов из кольцевых трещин вырываются гигантские фонтаны пепла, нагретого до температуры 1000 °С. Раскалённый пепел выбрасывается в стратосферу, где ветры разносят его по всему миру. Эти тёмные облака зависают над огромными площадями поверхности Земли, исчисляющимися десятками тысяч квадратных километров. В это время огненные клубы плотной лавы, разжиженной расширяющимся газом, выйдя из жерла, переливаются через края кратера и несутся по земле со скоростью более 160 км/час, уничтожая на своём пути всю животную и растительную жизнь. По провалам кольцевых трещин, уходящих в магматическую камеру, постоянно поднимаются потоки пенящегося пепла. Куски породы, составлявшей когда-то сам вулкан, обрушиваются вниз, выплёскивая из камеры через края кольцевых трещин дополнительную магму. Обрушение может случиться сразу после единственного массивного извержения и постепенно в результате серии извержений. Верхняя камера проваливается, как только её покидает более 10% всего объёма магмы.

В ходе ЧЕТВЁРТОЙ СТАДИИ, после того как извержение успокаивается, возникает похожая на кратер впадина, или кальдера, изначально расположенная над частично опустошённой магматической камерой. Постепенно уровень кальдеры начинает подниматься, поскольку магма опять движется в верхнюю камеру, образуя поднимающуюся кальдеру и потенциально начиная новый цикл суперизвержения. Во многих уголках мира кальдеры наполнились дождевой водой, создав обманчиво прекрасные умиротворённые озёра, как Тоба.

Прекрасное синее озеро Крейтер на юге штата Орегон (США) было местом массивного извержения и обрушения вулкана Мазама примерно 7000 лет назад (мнения расходятся), после чего образовалась классическая кальдера глубиной 1220 м. Хотя это не был супервулкан (объём извергнутого материала составил около 19 км?), мы всё же упоминаем о нём, потому что это прекрасный пример образования кальдеры с островом и вулканическим конусом в центре (остров Уизард (Колдовской остров), с конусом Мерриам. В отличие от многих супервулканов, озеро достаточно маленькое, и его можно уместить на одной фотографии, сделанной с воздуха. Размеры озера: 8 на 9,6 км, средняя глубина 350 м. Максимальная глубина составляет 594 м.

Кратерное озеро, появившееся в результате дождей и таяния снега, является глубочайшим в США, вторым по глубине в Северной Америке (самое глубокое — озеро Грейт-Слейв (Большое Невольничье озеро) в Канаде) и восьмым в мире.

Вулканы с оседающе-поднимающимися кальдерами — самые большие вулканические структуры на Земле. Они производят невероятные по объёму и массе извержения раскалённого материала, из которого образуются и залегают на поверхности пирокластические породы, измеряющиеся сотнями или даже тысячами кубических километров.

Период взрывного вулканизма, сотрясавшего юго-запад США примерно 25—40 млн лет назад, породил вулканические отложения, покрывшие широкие пространства этого региона. В этот период, названный Среднетретичной игнимбритовой вспышкой (СТИВ), образовалось невероятное количество обломочных вулканических пород — более 193 000 км?! Такой объём сложно себе даже представить. Если эти породы вывалить на штат Колорадо, то он окажется под каменным покровом толщиной 1,5 км! Есть ещё один способ взглянуть на это событие: СТИВ была почти в 200 тысяч раз мощнее, чем известное извержение вулкана Сент-Хеленс в 1980 году.

Источник: vk.com