По оценкам, около 5-10 вулканов по всему миру способны произвести сверхизвержение, которое может катастрофически повлиять на глобальный климат. Один из этих вулканов скрывается под водами озера Тоба на Суматре и стал причиной двух сверхизвержений за последний миллион лет. Но когда будет следующий? Будут ли какие-то предупреждающие знаки? Чтобы ответить на эти вопросы, международная группа геологов под руководством Женевского университета (UNIGE) в Швейцарии и Пекинского университета в Китае провела анализ содержания урана и свинца в цирконах - минералах, обычно обнаруживаемых при эксплозивных вулканических извержениях. чтобы определить, сколько времени понадобилось вулкану, чтобы подготовиться к суперизвержению. К сожалению, эти результаты, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), опровергают представление о том, что необычные геологические признаки предвещают скорое суперизвержение. Вместо этого магма молча накапливалась в магматическом резервуаре, пока не произошли эти мощные взрывы.
Вулкан Тоба на Суматре вызвал два крупнейших извержения, известных на Земле: первое 840 000 лет назад, второе 75 000 лет назад, каждое размером около 2 800 км3, достаточно, чтобы покрыть всю Швейцарию пеплом толщиной 7 см, что в 70 000 раз превышает количество магмы, извергнутой к этому моменту продолжающимся извержением Ла-Пальма. Произошло еще два небольших извержения, одно 1,4 миллиона лет назад, а другое 500 000 лет назад.
Геологи из UNIGE и Пекинского университета интересуются вулканом Тоба, потому что нет исторических записей о реакции человека на суперизвержение такого масштаба, которое он производил в прошлом. Такое событие повлияет на глобальный климат и создаст многочисленные проблемы, особенно с точки зрения снабжения продовольствием, не говоря уже о миграции населения. «Вулкан Тоба образует кальдеру, а это означает, что предыдущие извержения создали большую депрессию, которая сегодня занята метеоритной водой», - объясняет Лука Карикки, профессор кафедры наук о Земле факультета естественных наук UNIGE и соавтор исследования. В центре озера находится остров, который поднялся из воды из-за выброса магмы в субвулканический резервуар. «Мы видим, что этот остров постепенно увеличивается в высоту, что указывает на то, что вулкан активен и что под ним скапливается магма», - говорит Пинг-Пин Лю, профессор факультета наук о Земле и космосе Пекинского университета и ведущий автор исследования. статья. Но близки ли мы к следующему суперизвержению?
Измерение содержания урана и свинца в цирконе
Циркон - это минерал, который содержится в продуктах эксплозивных вулканических извержений.«Одной из его характеристик является то, что в его структуру входит уран», - объясняет Пинг-Пин Лю. Со временем уран распадается на свинец. «Таким образом, измерив количество урана и свинца в цирконе с помощью масс-спектрометра, мы можем определить его возраст», - говорит геолог. Учёные определили возраст большого количества цирконов, выделенных из продуктов различных извержений: самый молодой циркон даёт информацию о дате извержения, а более старые раскрывают историю накопления магмы, предшествующую суперизвержениям.
«Первое суперизвержение произошло около 840 000 лет назад после поступления магмы в течение 1,4 миллиона лет, в то время как магма питала второе суперизвержение в 75 000 лет, накопленное только за 600 000 лет», - отмечает Лука. Кариччи. Почему время накопления магмы сократилось вдвое, даже если два суперизвержения были одинакового масштаба? «Это связано с прогрессивным повышением температуры континентальной коры, в которой собран магматический резервуар Тоба», - объясняет Пинг-Пинг Лю. Поступление магмы постепенно нагревает окружающую континентальную кору, из-за чего магма остывает медленнее. «Это порочный круг извержений: чем больше магма нагревает кору, тем медленнее магма остывает и тем быстрее становится скорость накопления магмы», - говорит она. В результате суперизвержения со временем могут участиться.
Оценка скорости накопления магмы для прогнозирования размера следующего суперизвержения
Этот метод, основанный на геохронологии циркона, также может быть использован для оценки скорости поступления магмы в магматический резервуар. «Сегодня, по нашим оценкам, около 320 км3 магмы могут быть готовы к извержению в резервуаре вулкана Тоба», - говорит Лука Карикки. Если бы такое извержение произошло сейчас, это было бы очень катастрофическим событием, сильно повлиявшим не только на густонаселенный остров Суматра, но и на глобальную окружающую среду. Геологи подсчитали, что в настоящее время около 4 км3 извергаемой магмы накапливается в магматическом резервуаре Тоба каждую тысячу лет, и что эта скорость была довольно стабильной на протяжении всей истории извержений.«Следующее суперизвержение размером с два последних произойдет примерно через 600 000 лет», - продолжает он. Это не исключает того, что тем временем могут произойти небольшие извержения.
Этот инновационный метод может быть применен к любому другому вулкану во всем мире и может помочь определить, какой из вулканов находится ближе всего к суперизвержению. «Это большой прогресс, потому что из-за нескольких сверхизвержений за последние 2 миллиона лет мы не можем получить статистически значимые значения частоты этих катастрофических событий в глобальном масштабе», - объясняет Пинг-Пин Лю. «Наше исследование также показывает, что перед суперизвержением не происходит никаких экстремальных явлений. Это говорит о том, что признаки надвигающегося суперизвержения, такие как значительное увеличение числа землетрясений или быстрое поднятие грунта, могут быть не такими очевидными, как показано в фильмах-катастрофах. На вулкане Тоба все происходит тихо под землей, и анализ цирконов теперь дает нам представление о том, что нас ждет впереди», - заключает Лука Карикки.