В.А. Коноваленко
Вулкан Йеллоустоун
        Эта заметка инициирована опубликованной в предыдущем номере ВМ статьёй «Об извержении Йеллоустоуна», в которой предложен способ уменьшения мощности надвигающегося катаклизма. Проблема извержения вулкана Йеллоустоуна всплывает в информационном пространстве с завидной регулярностью. При этом диапазон прогнозируемых последствий для человечества чрезвычайно широк – от апокалипсиса до шапкозакидательства. Апокалиптические прогнозы базируются на отнесении Йеллоустоуна к супервулканам и опираются на материалы последнего времени об извержении супервулкана Тоба, произошедшего 75 тыс. лет назад на острове Суматра.

Рис.1. Местоположение и вид кальдеры Йеллоустоуна (жёлтым показаны границы национального парка)
        Эрруптивный столб вулкана Тоба высотой до 80 км выбросил в атмосферу более 1000 км3 пепла. Облако пепла накрыло площадь 4 млн. км2. После извержения Тоба температура на Земле упала на 16,5°С. Йеллоустоун по размерам примерно совпадает с супервулканом Тоба и на этом основании возможное извержение Йеллоустоуна предполагается не менее катастрофическим. Попробуем разобраться, насколько такой прогноз основателен.
        Обратим внимание, прежде всего, на то, что термин «супервулкан», широко распространённый в среде не профессионалов, используют далеко не все вулканологи. Более того, вулканологи почему-то не спешат пополнять весьма обширную и разнообразную классификацию вулканов новым классом, хотя, казалось бы, особых препятствий этому нет.
        Ведь классифицируют вулканы весьма многопланово: по вулканической активности (действующие, спящие и потухшие), по расположению (линейные и центральные), по происхождению (моногенные и полигенные), по форме вулканической постройки (щитовидные, шлаковые конусы, слоистые, купольные, наконец, смешанные, составные вулканы), по типу извержения (плинианский, пелейский, вулканский, стромболианский, гавайский и другие типы извержений, встречающиеся гораздо реже), по свойствам лавы и других продуктов извержения...
        Но среди этого разнообразия супервулканов нет. Сторонники нового термина (супервулкан) предлагают в качестве атрибута наличие магматического резервуара большого объёма. Однако, вряд ли это такой уж существенной признак, на основе которого можно было бы выделить отдельный кластер.
        Дело в том, что магматический резервуар, обязательный для супервулкана, не является его исключительным атрибутом – такие резервуары большего или меньшего объёма присущи вулканам, образующим после своего извержения кальдеру – крупную впадину большого диаметра и глубины, например, Кракатау или Санторину. Различия между последними и, скажем, Тоба чисто количественные, в размерах магматического резервуара до и кальдеры после извержения. Трудно провести границу и по энергии извержения: об извержении Кракатау (1883 г.) почти мгновенно узнал весь мир, а об извержении равного ему по энергии вулкана Катмай на Аляске (1912 г.) знают только специалисты. Поэтому-то сходство кальдер Тоба и Йеллостоуна ещё не предвещает катастрофу.
        Большое число вулканологов сходятся во мнении, что ничего катастрофически опасного не предвидится, хотя, если извержение Йеллоустонского вулкана произойдет в ближайшее время и будет таким мощным, как говорят некоторые эксперты, то это может уничтожить США, а, как минимум, штаты, где находится вулкан: Вайоминг, Монтана и Айдахо.
        Другие эксперты называют подобную информацию лишь «уткой»: к примеру, замдиректора Института географии РАН проф. А. Тишков уверен, что возросший интерес к извержению вулкана Йеллоустоун в Америке связан, скорее всего, со сложной политической обстановкой. Он подчеркнул: «Как только у нас обостряются какие-то отношения с нашими замечательными соседями, сразу же начинают появляться такие фантазии».
        В пользу Тишкова говорят и геологические следы предыдущих извержений кальдерных вулканов Северной Америки, таких как Текопо (Tecopo) в Долине Смерти, Лонг-Велли (Long Valley) в Калифорнии и Йелоустона (Yellowstone), содержащие пеплы с возрастом 2 млн лет, 750 тыс лет и 640 тыс лет (рис. 2).

Рис. 2. Геологические следы прошлых извержений
        Схоластические споры на эти темы, безусловно, пригодны для «выколачивания» грантов и нагнетания страха в «почтеннейшей публике» – некоторые американцы уже начали строить бункеры для укрытия от извержения Йеллоустоуна – можно представить себе восторг археологов далёкого будущего (при апокалиптическом сценарии), обнаруживщих мумии наших современников глубоко в коренных породах под слоем лавы!
        Но для более надёжных результатов нужны и более веские, чем схоластика, основания. Для дальнейших рассуждений выберем две пары вулканов попарно близких по размерам и энергетике: Кракатау – Катмай и Тоба – Йеллостоун. Помимо попарного сходства у этих пар есть и отличия: первые члены каждой пары расположены вблизи экватора и на воде, а вторые – вдали от экватора и на суше. Значимость первого обстоятельства – близости к экватору – поможет понять рисунок 3, на котором показаны глобальные воздушные потоки земного шара, образующие 6 тороидальных течений, по 3 в каждом полушарии.

Рис. 3. Глобальные течения Земли
        Эти течения обусловлены вращением Земли, их экваториальные компоненты хорошо известны – это пассаты, которые, стекаясь к экватору, поднимаются над ним вверх, растекаются к 30-м параллелям и там опускаются вниз. Течения средних широт известны гораздо меньше, тем более течения высоких широт. Но именно глобальные течения обеспечивают зоны дождевых лесов на экваторе (поднимаясь вверх, воздух освобождается от влаги), зоны пустынь вдоль 30-х параллелей (сверху опускается осушенный воздух) и зоны таёжных лесов в средних широтах.
        Но вернёмся к основной теме – Кракатау (и Тоба) выбрасывал свой пепел прямо в восходящий воздушный поток экваториального глобального воздушного течения, которое и разносило его почти по всей Земле. А пепел Катмая, который тоже попал в восходящий, но полярный поток, был осаждён, главным образом, на полюсе. Того же следует ожидать и при извержении Йеллоустоуна.
        Второе обстоятельство обеспечило гидроэксплозивный характер извержений и Кракатау, и Тоба, тогда как извержение Катмая сопровождалось обрушением кровли магматической камеры и мощным выплеском лавы. Попросту говоря, у Катмая не оказалось в достаточном количестве «рабочего тела» – для эффективной взрывной утилизации запасённой в нём энергии, тогда как у Кракатау (а раньше у Санторина, а ещё раньше – у Тоба) такого «рабочего тела» было более чем достаточно. Отсюда столь большое различие в объёмах выбросов.
        Воспользуемся механизмом извержения, разработанным для извержений супервулканов (следовательно, и для Йеллоустоуна) сторонниками апокалиптического сценария (рис. 4)

Рис. 4. Механизм извержения супервулкана
        На рисунке хорошо видно, что «срабатывание» вулкана происходит в тот момент, когда «крышка» магматической камеры срывается вниз. Вот здесь-то и проявляет себя местоположение вулкана – и в Кракатау, и в Тоба в магматическую камеру хлынул океан и запасённая в магме энергия испарила воду, превращая каждые 18 см3 в 22,4 литра, то есть увеличивая её объём более чем в 1000 раз. Это взрыв! Иное дело Катмай. Рухнувшая в камеру каменная «крышка» всего лишь расплавилась. Конечно, что-то легкокипящее испарилось, но ведь жидкая магма это та же «крышка», но расплавленная! И температура там далека от температуры испарения гранита, базальта и оливина. Поэтому взрыва не было, «упавший в котёл камень выплеснул из котла лишнюю жидкость» и только.
        Конечно, это не вода в ванне Архимеда, это раскалённая лава, но мощного, высотой в десятки километров выброса мелкодисперсных продуктов не было. Того же следует ожидать и в Йеллоустоуне. Такой сценарий даже позволяет наметить некоторые, очень приблизительные, но всё-таки ориентиры. Во-первых, непосредственно перед обрушением «крышка» удерживается внутренним давлением в камере, затем где-то происходит прорыв, давление снижается и «крышка» падает внутрь. Если согласиться с тем, что толщина «крышка» равна 400 метрам и принять среднюю плотность её материала равной 3 т/м3 , то давление в камере должно быть 120 атм.

Рис. 5. Схема кальдеры Йеллоустоуна
         После выплеска лавы давление в лаве упадёт до атмосферного, следовательно, растворённые в ней газы освободятся, лава вспенится и частично диспергируется. Иначе говоря, пепел, туф и т.п. в значительных количествах всё-таки будут (в зависимости от степени насыщения магмы газами). В соответствие с рис. 3 их подхватит глобальный воздушный поток и понесёт в сторону Гренландии, а затем разнесёт по средним широтам.
       Таким образом, засорение атмосферы и сопутствующее похолодание всё-таки будет. Учитывая мощность извержения, похолодание будет заметное, на уровне того, что дал Кракатау, но только в средних широтах северного полушария. Гораздо существеннее может быть ущерб от выплеска лавы.
        Опять-таки, если согласиться с цифрами апологетов апокалипсиса, объём «крышки» при её площади 4000 км2 и толщине 400 м составит 1600 км3. Следовательно, из камеры будет выплеснут как минимум такой же объём лавы (ведь «крышка», пока она не расплавится, будет плотнее магмы и полностью в ней утонет). И вся эта лава прольётся за пределы национального парка. Этого хватит, чтобы покрыть равнинную часть Северной Америки (без Кордильер и островов) десятисантиметровым слоем лавы!

Рис. 6. Возможная зона покрытия территории США продуктами извержения:
зона массового пеплопада (1) и зона лавы (2)
        Разумеется, лава не будет растекаться равномерно, скорее всего пепел и лава накроют территорию, показанную на рисунке 6. Ущерб огромный, но это отнюдь не апокалипсис! И вот здесь-то и может пригодиться предложенный д-ром Ал-овым способ «растягивания» процесса извержения, снижающего его мощность (разумеется, при неизменной энергии).
В оглавление