В апреле 2010 г. вся Северная Европа была в транспортном шоке. Авиасообщение было прервано. В аэропортах скопились тысячи пассажиров, рейсы непрерывно отменялись и никто не знал, когда они могут возобновиться. А все это произошло в результате извержения всего лишь одного (!) вулкана Эйяфьядлайокудль в Исландии, выбросившего на высоту более 10 км массу вулканического пепла, т. е. разорванной взрывом магмы, мгновенно превратившейся в мельчайшие кусочки вулканического стекла (рис. 3.1). Такой пепел, попадая в турбореактивные двигатели самолетов, немедленно выводит их из строя.
В июне 2011 г. внезапно началось извержение вулкана Пойяуеу в Чили, в Андийской горной цепи, где расположены десятки действующих вулканов. Извержение было взрывным — эксплозивным, на высоту более 10 км непрерывно выбрасывались огромные массы пепла, разносящиеся ветром, дующим на восток. Аэропорт Буэнос-Айреса, столицы Аргентины, был закрыт, полеты отменены, а все окрестности вулкана засыпаны толстым слоем пепла. При таких выбросах из жерла вулкана вырываются газы, идут проливные дожди. Горячий пепел повысил температуру в реках и озерах до 45°С, что вызывало гибель рыбы.
Действующие вулканы широко распространены по земному шару, и их активность представляет большую опасность, т. к. часто они находятся в густонаселенных районах. Почти сотня «работающих» вулканов у нас в России сосредоточена в Курильской островной дуге и Восточной Камчатке. Многие вулканы как бы «уснули» и не действуют сотни или тысячи лет и вдруг «просыпаются», обычно со взрывами, чреватыми катастрофой.
Всего в мире насчитывается около 600 действующих вулканов, половина которых проявляли себя в историческое время. Извержения вулканов, «спавших» сотни лет, особенно опасны, т. к. проявляют свой неистовый характер совершенно неожиданно.
Известно много катастрофических извержений, во время которых гибли тысячи людей и даже исчезали цивилизации. Это опасное природное явление геологами — вулканологами и геофизиками — сейчас изучено достаточно хорошо. Ученые знают, почему вулканы возникают только в определенных местах; как и где образуется магма, питающая вулканы; какой тип извержения можно ожидать от магмы определенного состава. Наконец, сейчас можно и предсказывать извержения. Для этого существует много методов. Мы кратко рассмотрим все эти вопросы и расскажем о наиболее впечатляющих извержениях, как в историческое время, так и в геологическом прошлом.
Вулканы всегда вызывали восхищение, благоговение, когда человек смотрел на гигантские горы конусовидной формы, часто накрытые снежной шапкой. И неважно, был ли это мощный вулкан Эльбрус на Северном Кавказе, завораживающий своими ледяными вершинами, стройный конус священной горы Японии Фудзиямы со снежной шапкой, окаймленной зелеными лесами, или огромная «нашлепка» вулкана Килауэа на Гавайских островах. Все они внушают нам мысль о силе и непредсказуемости явлений природы. Вулканы несут страх во время извержений, когда в кромешной тьме сверкают молнии, грохот взрывов, сотрясения земли и удушливые газы парализуют волю человека, а река раскаленной до ярко-желтого цвета лавы с огромной скоростью течет вниз по склону, сметая все на своем пути. Однако вулканическая почва плодородна, вокруг вулканов всегда много поселений, там возделывают поля и растут сады. Так что вулканы — это еще и наши благодетели.
Существует тип вулканов, отличающийся от всех описанных выше. Это грязевые вулканы, известные в Дагестане и на Таманском полуострове в России, на Керченском полуострове, в Крыму, в Азербайджане в Куринской низменности в Кобыстане, в Грузии, на Сахалине и в Ставропольском крае (рис. 3.2). Гомер в «Одиссее» писал о грязевых вулканах Тамани и считал их входом в подземное царство Аида.
Грязевой вулканизм тесно связан с газонефтепроявлениями, т. к. именно они и являются его причинами. Обычно грязевой вулкан представляет собой сопку, конус, иногда и весьма значительную гору, сложенную сопочными брекчиями — глинистыми породами, либо только глиной, либо глиной с обломками глинистых или мергелистых пород. На вершине сопки есть воронкообразное углубление — кратер, из которого периодически выделяется вода со следами нефти, газ, обломки пород, глинистая грязь. Иногда извержения происходят очень бурно, газ взрывается, подбрасывая на большую высоту обломки и грязь.
Обычно грязевые вулканы образуют кольцевые структуры, хорошо видимые на космических снимках, есть и подводные вулканы. Для образования грязевых вулканов необходима мощная толща глинистых пород, играющая роль своеобразной подушки, которая служит экраном для возникновения аномально высоких пластовых давлений, наличие разрывов, по которым прорываются газы, наличие нефти и водоносных горизонтов.
Разрывы или разломы — это пути, по которым газы, находящиеся под высоким давлением, прорываются наверх, увлекая с собой глинистые породы. Глубины зарождения грязевых вулканов достигают 7–10 и даже 15 км. Именно такую мощность имеют осадочные толщи в Керченско-Таманском регионе. Грязевые вулканы действуют периодически, иногда выдавливая лишь потоки жидкой глины, но временами и взрываются, и газовый фонтан с грязью поднимается на десятки метров.
Что представляет собой вулкан
В первом разделе этой книги мы уже выяснили, что земная кора и мантия Земли представляют собой твердое силикатное вещество, плотность и температура которого растет с глубиной. Породы разного состава начинают расплавляться при разной температуре, а при 1000–1300°С плавятся даже ультраосновные породы с малым содержанием оксида кремния, которые слагают верхнюю мантию. Но мантия не плавится. Почему? Этому процессу мешает высокое литостатическое давление (литос — камень), увеличивающееся с глубиной. Однако сейчас геофизическими методами достоверно установлено существование некоторых объемов жидкого вещества — расплавленных пород на разных глубинах, чаще всего на глубине 100–150 км. Вспомните, что поперечные сейсмические волны не проходят через жидкость, и если где-то в мантии располагается такой участок, то он может представлять собой магматический очаг (магма — месиво, густая мазь).
На Восточной Камчатке много действующих вулканов, образующих пояс, протягивающийся с севера, начиная от вулкана Шивелуч и кончая Курильским озером — кальдерой (обширная котловина вулканического происхождения с крутыми стенками и ровным дном) на самом юге полуострова. Магматические очаги, питающие вулканы, располагаются на глубинах 80–100 км, но еще глубже, судя по геофизическим данным, на уровнях 200–300 км, в мантии находятся участки, в которых может наблюдаться начало плавления верхней мантии. Эти участки находятся выше сейсмофокальной зоны, фиксирующей погружение океанической плиты под континентальную кору Камчатки.
Не надо думать, что в магматическом очаге плещется расплав мантийных пород. Нет, конечно. Степень плавления может быть и небольшой, когда возникает своеобразная губка — порода, пропитанная расплавом.
Но что же заставляет твердую породу переходить в расплав? В первую очередь, это локальное понижение давления, или декомпрессия, которая связана с тектоническими разломами. А во вторую очередь — флюидный режим, т. е. поток газов или флюидное давление, которое резко понижает температуру плавления породы. Если эти факторы действуют вместе, то плавление мантии или земной коры происходит намного легче. Но сам процесс плавления идет своеобразно. Поскольку горная порода состоит из кристаллов различных минералов, плавление начинается на их стыках или, как говорят, в участках концентрации напряжений, и только потом первые капли расплава начинают объединяться в более крупные и передвигаться выше в сторону понижения давления, обычно вверх. Так из первичного магматического очага могут образоваться другие — периферические очаги, располагающиеся на более высоких уровнях. И, наконец, уже недалеко от земной поверхности формируется тот очаг магмы, из которого и происходит ее извержение и образуется вулкан.
Почему магма вырывается на поверхность почти всегда со взрывами, часто катастрофическими? В магматическом очаге постепенно растет давление газов, и когда оно превышает предел прочности вышележащих пород — происходит взрыв.
Вспомните открывание бутылки шампанского, особенно теплого. Вино содержит растворенный газ, находящийся под давлением и его пузырьков не видно. Но стоит открыть пробку, т. е. резко снять давление, и пузырьки мгновенно расширяющегося газа вырываются наверх, увлекая и вино, которое может вылиться из бутылки полностью. То же самое происходит и с магмой. Если давление газов в ней велико, то происходит взрыв. Если оно не такое сильное, то магма может подняться до земной поверхности и начать изливаться в виде лавы, образуя потоки, длина которых зависит от состава и вязкости магмы. Все дело заключается в скорости всплывания пузырьков газа в магме, т. е. в скорости процесса дегазации.
Начав извергаться, магма постепенно образует на поверхности Земли конусообразное тело, форма которого зависит от многих условий. Магма поднимается из очага по каналу, называемому подводящим, который сама же разрабатывает. Если скорость роста газовых пузырьков опережает скорость их подъема в магме, то они разрывают последнюю и тогда образуется вулканический пепел — обломки вулканического стекла, мгновенно застывшей магмы. Но также из жерла выбрасываются и кристаллы, уже находившиеся в магме, и их обломки. Тогда образуется вулканический туф. Все это приводит к взрывным или эксплозивным извержениям, и постепенно формируется вулканический конус из туфов и пепла. Если потом изливается лава, то она перекрывает местами туфы и пеплы.
Неоднократное повторение взрывных процессов и излияния приводит к образованию стратовулкана (stratum — слой), т. е. слоистого вулкана, обладающего конусовидной формой. Например, знаменитый вулкан Фудзияма в Японии или вулкан Кроноцкий на Камчатке.
Все разнообразие типов извержений, в конечном счете, зависит от скорости и характера дегазации магмы в подводящем канале и ее состава, а магма всегда является трехфазной системой, расплав — кристаллы — газ (флюиды). Каждый вулканический конус имеет на вершине кратер — круглое углубление, представляющее собой выход на поверхность подводящего канала — жерла вулкана.
Температура извергающейся магмы основного состава — базальтов обычно составляет 1000–1200°С, а кислых магм, т. е. содержащих много оксида кремния — 800–1000°С. Т. к периферический, близповерхностный магматический очаг питается магмой из более глубоко расположенных очагов, давление в нем может достигать 200 МПа, но обычно давление меньше — 40–60 МПа, хотя и этого достаточно, чтобы при определенных условиях началось диспергирование магмы, приводящее к образованию пепла. Нередко на вулкане развивается не один, а несколько кратеров, образовавшихся за счет ветвления главного подводящего канала, как, например, на вулкане Этна в Сицилии, извергающемся почти каждый год.
Существует три главных типа извержений (рис. 3.3):
а) эффузивное (effusion — излияние);
б) эксплозивное (explosion — взрываться);
в) экструзивное (extrusion — выдавливание).
В первом случае это преимущественно излияние лав, чаще всего базальтовых, в которых мало оксида кремния, и такие лавы называются основными. Эксплозивные — это взрывные извержения, при которых образуется масса туфов и пеплов. В этом случае в магме больше оксида кремния, они низкотемпературные, в них много летучих (газов). Экструзивные извержения — это медленный подъем обычно кислой, реже средней магмы, очень вязкой и низкотемпературной. Такая магма не растекается, а выдавливается из подводящего канала, как зубная паста из тюбика. Нередко после взрывного извержения образуется глубокая чашеобразная впадина — кальдера, в ней начинает расти экструзивный купол, как результат выдавливания оставшейся, лишенной газов, магмы.
Известны весьма своеобразные вулканы, извергающие т. н. «холодную» лаву с температурой всего в 500°С, тогда как базальтовые лавы при излиянии из кратеров вулканов обладают температурой около 1000°С. «Холодная» лава, причем весьма подвижная, извергается в Восточно-Африканском рифте в Танзании из вулкана Оль Дойньо Ленгаи. Это название на языке племени масаев, обитающих в районе вулкана, означает «Гора Богов». Последнее извержение этого вулкана было в 2010 году, хотя и до этого из него неоднократно изливались лавы, имеющие черный цвет и обладающие карбонатным составом со значительным содержанием калия и натрия. Этот удивительный вулкан, выбрасывающий из своего кратера карбонатную «холодную» лаву — единственный в мире.
А какое же извержение вулкана за последние 200 лет можно считать самым мощным? Мощность взрыва вулкана Кракатау 23 августа 1883 г. в Зондском проливе между Явой и Суматрой была 200 мегатонн. В то время как мощность наиболее крупной водородной бомбы испытывавшейся на земле была «всего» 50 мегатонн. Но взрыв вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 г. был еще более мощным, пожалуй, самым мощным в истории человечества, при котором объем выброшенной лавы составил 180 км³. Взрыв Тамбора был слышен за 2000 км на острове Суматра. На огромном пространстве выпал вулканический пепел. Число погибших было более 700 000 человек, полностью исчезла культура жителей острова Сумбава, а вместе с ними и язык этой культуры. Грандиозный объем выброшенного пепла вызвал похолодание во всем мире. Например, в Европе 1816 год был неурожайным, цены на зерно выросли во много раз. Сейчас, после долгого молчания, Тамбора опять подает признаки жизни.
Много молодых вулканов, которые сейчас «уснули», расположено во Франции в провинции Канталь, где их разрушенные вершины поднимаются до высоты 1700–1850 м. Последнее извержение произошло около 7000 лет назад, и в кратере этого вулкана сейчас находится оз. Павен. В нагорье Шен-де-Пюи множество молодых вулканических конусов выстроились в одну линию, по-видимому, вдоль трещины. Конусы с кратерами имеют очень свежий вид, и кто знает, может быть они еще оживут.
Расположение вулканов на земном шаре
Вулканы размещены отнюдь не беспорядочно, а имеют ясную геологическую позицию, определяемую закономерностями тектоники литосферных плит (рис. 3.4). Иногда трудно установить, является ли вулкан действующим или окончательно потухшим, т. к. довольно часто вулканы не проявляют себя в течение тысяч лет, а потом вдруг становятся активными.
Примерно 75% действующих вулканов располагается по периферии Тихого океана, образуя знаменитое «Тихоокеанское огненное кольцо», «привязанное» к активным континентальным окраинам, к конвергентным (сходящимся) границам литосферных плит, где тяжелая океаническая кора погружается под более легкую континентальную с образованием глубоководных желобов, окружающих кольцом окраины Тихого океана. Погружение, «ныряние» океанической коры в мантию Земли, сопровождается колоссальным трением, ростом напряженного состояния в этой коре или пластине и обилием землетрясений.
Затягивающиеся вместе с океанической плитой осадки, способствуют выделению флюидов, которые вместе с повышающейся температурой вызывают образование первичных магматических очагов, дающих целую серию вторичных, более высоко расположенных очагов, из которых магма и поступает на поверхность. Вулканизм проявляется либо в островных дугах — Алеутской, Курильской, Японской, Филиппинской и др., либо в пределах окраинно-континентальных вулканических поясов — Андийского, Центрально-Американского, Северо-Американского. В Тихоокеанском кольце активных вулканов наиболее распространены средние и кислые вулканические породы, содержащие повышенное количество оксида кремния.
Второй тип областей, в которых находятся действующие вулканы, это срединно-океанические хребты, именно те зоны, в которых происходит дивергенция — расхождение океанических литосферных плит. Но активных вулканов там не так много, несмотря на то, что в этих зонах широко известны свежие лавовые купола и потоки базальтов. К этой группе относятся, прежде всего, вулканы Исландии, о-ва Ян-Майен, Азорских островов в Атлантическом океане; вулканические острова Реюньон, Кергелен в Индийском океане.
В ряде случаев вулканы находятся внутри литосферных плит, где связаны с т. н. «горячими точками», т. е. поднимающимися плюмами — колоннами нагретого вещества мантии. Это, прежде всего, вулканы Гавайских о-вов. Согласно данным известного вулканолога Г. Макдоналда 75% действующих вулканов находится в Тихоокеанском кольце, 13% — в Атлантическом океане, 1% — в Индийском, а остальные 11% расположены на континентах. Активный вулканизм связан также с Восточно-Африканской континентальной рифтовой зоной, образовавшейся в условиях тектонического растяжения над мантийным плюмом. В этой зоне в Кении и Танзании находятся такие известные вулканы как Килиманджаро, Вирунга, Нирагонго, Ньямурагира Ол Доиньо Ленгаи, Меру, Телени, Элгон и др. Активные вулканы есть и в Западной Африке в Камерунском рифте.
И еще один регион, где проявляется современный вулканизм — это Альпийско-Средиземноморский пояс — зона столкновения Африкано-Аравийской и Евроазиатской литосферных плит. В этом поясе находятся знаменитые действующие вулканы Везувий, Этна, Стромболи, Вулкано, Липари, а также вулканы, извергавшиеся совсем недавно, — Эльбрус, Казбек, Арарат на Кавказе; Немруд, Хасандаг в Турции; Демавенд в Иране; Санторин в Эгейском море и другие.
Вулкан Эльбрус, находящийся на самом юге России, на Северном Кавказе, всегда привлекает тысячи туристов, начинающих альпинистов и горнолыжников. Две вершины вулкана, имеющего высоту более 5,5 км, представляют собой два вулканических конуса, причем на более молодой Восточной вершине хорошо сохранился кратер, тогда как на Западной вершине он наполовину разрушен крупными разломами.
Эльбрус начал впервые извергаться 700–800 тысяч лет назад, и за все время произошло 4 или 5 крупных извержений, во время которых образовались лавовые потоки, заполнившие ледниковые долины, так называемые троги (trog — корыто) разного возраста. За последние 10 000 лет было, по крайней мере, 4 излияния лав с Восточной вершины, а возраст самых молодых потоков около 2000–3000 лет. Из-за того что разновозрастные потоки спускаются в долины рек, создается впечатление огромного вулканического массива, хотя на самом деле он не превышает 2-х километров, т. к. основание конуса находится на высоте 3,5 км.
Является ли Эльбрус потухшим вулканом или он может еще «проснуться?» Этот вопрос заставляет непрерывно проводить различные исследования, которые установили, что у вулкана есть близповерхностный магматический очаг, хорошо фиксирующийся геофизическими методами на глубинах около 10 км. На Восточной вершине вулкана уже давно отмечены выходы сернистого газа. Вокруг Эльбруса много минеральных источников, в том числе теплых. Например, источник ДжилыСу (теплая вода) на северном склоне среди молодых лавовых потоков. Так что нет твердой уверенности, что Эльбрус уже совсем успокоился. Но если он «проснется», то извержение будет взрывным, т. к. магма имеет кислый состав, много оксида кремния, а следовательно, и газов много. Поэтому за Эльбрусом продолжают наблюдать.
Известны вулканы, которые «спали» несколько столетий, а потом «просыпались», приводя к катастрофам. Но есть вулканы, которые все время находятся в состоянии активности, например, вулкан Яху на Новых Гебридах к востоку от Австралии.
На Камчатке находящийся в Ключевской группе вулкан Безымянный молчал несколько столетий, а в конце сентября 1955 г. начались землетрясения, частота местных вулканотрясений была более 100 в сутки. Было очевидно, что магма поднимается по каналу из близповерхностного очага. В октябре произошло несколько умеренных взрывов, сопровождавшихся пеплопадом на расстоянии более 200 км от вулкана. В марте 1956 г. начал подниматься лавовый купол, возникший ранее над подводящим каналом. И вот 30 марта в 17 часов 11 минут произошел грандиозный взрыв, снесший верхнюю часть вулкана и образовавший кратер диаметром более 1,5 км. Мощные пепловые тучи достигли высоты в 43 км. А на расстоянии около 20 км была выброшена огромная, более 1,5 км³, масса раскаленных обломков лав, туфов и пепла, вызвавшая таяние снегов и образование грязекаменных потоков до 80 км длиной, пока они не попали в реку Камчатка. Это было крупнейшее эксплозивное извержение ХХ века.
Одним из наиболее изученных и опасных вулканов мира является крупнейший вулкан Этна на востоке острова Сицилия (рис. 3.5) высотой более 3-х км и 45 км в поперечнике. У подножия этого гиганта располагается город Катания, не раз подвергавшийся «атакам» лавовых потоков гиганта, и много деревень. Активность Этны очень высокая, в историческую эпоху вулкан действовал все время, извергаясь около 150 раз. Строение вулкана весьма необычно, так как кроме главного кратера на вершине, на склонах существует очень много небольших паразитических конусов, расположенных у радиальных трещин. Именно из них чаще всего и происходят извержения.
В 1699 г. вулкан ожил. Произошло сначала сильное землетрясение, а потом из трещины пошли лавовые потоки, достигнувшие города Катания, разрушившие его западную половину, а заодно и 14 деревень. Это было мощное извержение, во время которого погибли десятки тысяч жителей. Излияния лав происходят во время спокойствия вулкана, когда нет взрывов, выбросов газа и пара. В январе 2012 года вулкан стал выбрасывать пепел и газ на высоту до 15 км. Опять началось извержение.
Извержение, погубившее цивилизацию
Нет ничего более завораживающего, чем картина отвесных берегов острова Санторин, возникающих перед тобой, когда вплываешь на теплоходе в огромную чашу, обрамленную несколькими скальными массивами, вертикальные стены которых, высотой до 200 метров, раскрашены в белые, желтые, красные и черные полосы, как будто нарисованные гигантской кистью художника-великана (рис. 3.6). По верхней бровке обрывов разбросаны белые домики селений, а в центре чаши, заполненной изумрудной водой Эгейского моря, возвышается мрачный, черный хаос из глыб, образующих небольшой остров Неокамени. И по мере того как теплоход пересекает пространство внутри чаши, сразу же возникает мысль о том, что лучшего места, чем этот удивительный остров, для легендарной Атлантиды Платона не найдешь.
Что привело к катастрофе не только на самом острове, но и во всем Восточном Средиземноморье и, в частности, на Крите, где в 1900 г. археологи Артур Эванс и Генрих Шлиман раскопали Кносский дворец царя Миноса, по имени которого и вся древнейшая цивилизация получила название минойской? Именно она и исчезла около 1500 лет до н. э., т. е. 3500 тысячи лет назад.
Что же это была за катастрофа, что ее вызвало, и какие последствия она имела? Автор несколько раз бывал на Санторине, изучил разрезы отложений, собрал образцы, получил возможность ознакомиться с новейшими данными, и сейчас можно представить далекие события уже более или менее правдоподобно.
Современная геология о. Санторин. Санторин — один из вулканических островов Кикладской островной дуги, сформировавшейся севернее Гелленского глубоководного желоба, маркирующего собой субдукцию, т. е. погружение одной литосферной плиты под другую. Именно в таких условиях и возникают вулканические островные дуги, наподобие Курильской, Алеутской и других. Выше погружающейся плиты в литосфере возникают магматические очаги, расплав в которых постепенно перемещается вверх, в сторону уменьшения давления и образует периферическую магматическую камеру или близповерхностный очаг. Остров Санторин (Святая Ирина) в древности назывался Стронгиле (круглый), а также Каллисто (самый прекрасный) и является самым южным островом Кикладской островной дуги в Эгейском море (рис. 3.7). От о-ва Крит он располагается в 120 км. к северу. Санторин состоит из нескольких островов: двух крупных — Фира и Фирассия и маленького — Аспрониси, обрамляющих огромную, километров 10–12 в диаметре, чашу, в центре которой располагаются два небольших острова — Палеокамени и Неокамени. Самым большим является остров Фира, имеющий форму полумесяца, который своим внешним краем подчеркивает прежнюю форму всего острова Стронгиле (Круглого). Аспрониси и Фирасия обрамляют западную часть внутренней чаши, расположенной между островами.
Одного взгляда на слои вулканических пород, обнажающихся в вертикальных обрывах Фиры, любому геологу достаточно, чтобы признать в системе островов гигантскую кальдеру (котел), образовавшуюся в результате мощнейшего взрыва и обрушения вулканической постройки — стратовулкана, имевшего округлую форму и высоту большую, чем сейчас имеют высшие точки островов. Если мысленно продолжить вверх пологие внешние склоны Фиры и Фирассии, то высота вулканической постройки будет явно превышать 1 км.
Вертикальные обрывы Фиры как бы расчерчены по горизонтали полосами необычайно красивой цветовой гаммы: черные дацитовые лавовые потоки чередуются с красными толщами лавобрекчий; желтыми, серыми и оранжевыми пластами туфов, туфобрекчий, а также пород, которые называются тефрой (собирательный термин для отложений вулканического пепла) и свидетельствуют о чередовавшейся эксплозивной (взрывной) и эффузивной (излияния лав) деятельности древнего вулкана (рис. 3.8). В одних местах пласты расширяются, например, красные туфобрекчии в районе поселка Ия, в других — выклиниваются и сходят на нет, что говорит об извержениях различной силы и разного типа, происходивших из разных центров на склонах вулкана. Только в двух местах на Фире имеются выходы метаморфических мезозойских пород. Одно — это гора Меса-Вуно с вертикальными скальными обрывами, выступающими в море, а второе — обрывы около порта Афиниос на юге Фиры. Наиболее древние вулканические породы на полуострове Акротири имеют возраст 0,640–0,527 млн лет.
Поверхность всех островов, образующих Санторин, покрыта толщей светлого пемзового или пемзовидного материала, местами сильно размытого, но хорошо сохранившегося и выделяющегося на фоне темных слоев лав и тефры. Его мощность варьирует от нескольких метров до 150 м. Таких слоев насчитывается три, но верхний — самый мощный, а другие выклиниваются, исчезают и имеют толщину не более 5–6 метров, как, например, около пристани Афиниос.
Наиболее впечатляющие обнажения пемзовой светло-желтой тефры находятся в обрывах, южнее городка Фира, где в конце XIX века ее разрабатывали и пароходами отправляли в Египет на строительство Суэцкого канала в качестве добавки в цемент для устойчивости к морской воде. В обрывах высотой до 40–50 метров обнажается слоистая толща пемзовой тефры, слоистость которой подчеркивается различной ее плотностью (рис. 3.9). Толща состоит из округлых, редко угловатых, кусков светло-серой или желтоватой пемзы. Слоистость выражена чередованием более плотных и более рыхлых участков, свидетельствующих, что пемза наслаивалась с некоторыми перерывами. Она как бы «стекала» по склонам. В пемзовую толщу включены обломки черных дацитовых лав, в распределении которых также ощущается некоторая слоистость за счет изменения концентрации обломков. Пемзовая тефра, облегающая все неровности древнего рельефа, подстилается черными слоистыми туфами и туфобрекчиями, в изобилии встречаются отпечатки листьев оливковых деревьев, которые после извержения на острове уже не растут (рис. 3.10).
Извержение пемзовой тефры, судя по объему выброшенного материала (несколько десятков кубических километров), было грандиозным, после него вулканическая постройка просела и обрушилась. На месте вулкана образовалась огромная кальдера диаметром 10–12 км и глубиной до 500 м.
В доминойской истории Санторина выделяется три наиболее крупных события активного действия вулкана, изверженный материал которых содержит до 20% вкрапленников безводных минералов, что свидетельствует об относительной сухости расплава. Минойская тефра преимущественно афировая, т. е. в породах мало минералов вкрапленников, при этом содержание воды в магме составляло 3–4%.
Именно с высоким содержанием воды в магме многие исследователи и связывают катастрофическое извержение Санторина, но встает вопрос об источнике воды. Вероятно, морская вода поступала в магматический очаг вдоль разломов, ограничивающих более древнюю кальдеру. Растворимость ее в дацитовой магме повышалась с ростом давления до 5–6% на глубинах порядка 4–5 км. В дальнейшем из-за декомпрессии насыщенная водой магма «вскипала, пузырилась», что и привело к катастрофическому извержению.
Мы считаем, что флюид, т. е. различные газы насыщавшие магму Санторина, изверженную при катастрофическом событии около 1500 г. до н. э., имел глубинную природу. Работами Д. С. Коржинского, А. А. Маракушева, Л. Л. Перчука и многих других убедительно показано, что кислые магмы возникают под воздействием на плавящийся субстрат потоков глубинных флюидов — смеси преимущественно газовых компонентов. Их глубинная природа доказывается повышенным содержанием тяжелых изотопов водорода и углерода. При инфильтрации флюидов, особенно богатых водой и фтором, температура плавления кислой магмы может снижаться на 300ºС и более. Установлено, что содержание воды в кислых магмах, в которых много оксида кремния, возрастает с ростом давления при увеличении глубины. Кислый расплав, находящийся под давлением 1 килобар, содержит 4% Н2О; в 5 килобар — 10%; а в 10 килобар — 15%. В то же время многочисленными экспериментальными и теоретическими исследованиями показано, что чем выше содержание флюида в кислой магме, тем меньшей плотностью и вязкостью она обладает. Вязкость магмы зависит и от температуры, повышение которой вызывается также разогревом за счет трения при течении расплава. Разогрев приводит к падению вязкости. Это в свою очередь увеличивает скорость течения магмы, что приводит к ее дальнейшему разогреву. При определенных условиях процесс приобретает лавинный характер, а прогрессирующий разогрев может вызвать как бы испарение магмы и взрывы в ней. Все это и способствует ее быстрому подъему к земной поверхности.
Такое, может быть, не очень простое изложение подготовки извержения вулкана Стронгили, сделано для того, чтобы показать, как на основе вулканических пород можно воссоздать картину катастрофического взрыва. Геолог по крупице собирает сведения о породах, использует законы физической химии и на основе всех этих данных воссоздает механизм и последовательность извержения.
Катастрофическому извержению Санторина предшествовала повышенная тектоническая активность региона. Движение по разломам привело к понижению давления в глубоких горизонтах его недр, способствовало проникновению глубинных магматических газов, что, в свою очередь, привело к интенсивному плавлению субстрата и быстрому подъему магмы. Время между плавлением и извержением расплава не было длительным, поскольку вулканические породы минойского извержения не несут признаков дифференциации. Предвестниками катастрофы служили частые землетрясения и возобновившаяся вулканическая активность Санторина. Это вынудило жителей Акротири покинуть свои дома. При раскопках погребенного города было найдено всего несколько человеческих скелетов, в то время как численность населения составляла не менее 30 тысяч.
Мощное эксплозивное извержение с выбросом около 80 км³ материала привело к обрушению кровли вулкана и образованию крупной кальдеры, т. к. верхняя часть очага оказалась опустошенной, а магматический очаг вулкана Санторин находился на глубинах от 2 до 6 км и вмещал преимущественно магму с большим содержанием оксида кремния. Однако в отношении многих компонентов ее состав был неоднороден. Среди основных причин, вызывающих неоднородность расплава, прежде всего необходимо указать на процессы кристаллизационной дифференциации магмы. Неравномерное распределение многих микроэлементов свидетельствует о неоднородности плавящегося субстрата, при этом большое значение имеет также степень его частичного плавления.
Кто не слышал об Атлантиде? Этом загадочном острове—государстве, соперничавшем в могуществе с Афинами, которое в одночасье исчезло, погрузившись в океан?
Об Атлантиде мы знаем от Платона, написавшего в IV веке до н. э. два философских трактата — «Тимей» и «Критий», в которых сообщается о том, что он узнал из рассказов своего родственника греческого законодателя Солона. Солон, в свою очередь, находясь в Египте, услышал об Атлантиде от жреца, старого египтянина, рассказавшего ему о внезапной гибели острова со всем населением примерно 9 тыс. лет до н. э.
Афины были основаны около 1550 г. до н. э., и как всё можно связать вместе, оставим историкам, которые обсуждают это уже почти 2500 лет.
Платон поместил Атлантиду за Геркулесовыми столбами, так в его время назывался Гибралтарский пролив, и по мнению греков край света. Не будем вдаваться в проблему местонахождения Атлантиды. На этот счет есть десятки, если не сотни предположений.
Но, может быть, Атлантида существовала только как философская система Платона? Может быть, этими красивыми повествованиями в своих диалогах Платон хотел описать лишь наиболее справедливое, по его мнению, устройство государства? Следует вспомнить, что Платон не любил Афинскую власть своего времени еще и потому, что она вынесла смертный приговор его учителю и другу Сократу, учившему Платона философии. Кто знает об этом? Но легенда об Атлантиде жива и по сей день, временами она затухала, но потом оживала вновь. Первым, кто высказал в 1872 г. предположение, что современный остров Санторин и есть Атлантида Платона, был французский археолог Фигье, хотя несколькими годами раньше другие французские археологи уже нашли под пемзой остатки нескольких домов.
В 1960 г. на юге острова Санторин профессор Спиридон Маринатос начал раскопки, почти на берегу моря у современной деревни Акротири (рис. 3.11). И вот из-под мощной, в несколько десятков метров, толщи пемзового туфа показался город с двухэтажными домами, покрытыми черепицей, с улицами и площадями; с кладовыми, уставленными орнаментированными большими кувшинами — пифосами; с каменными лестницами, мельницами. Комнаты в домах были украшены потрясающими фресками, которые сейчас представлены в отдельной экспозиции Афинского исторического музея. Полы во многих домах были мозаичными. Сохранилось много разнообразных керамических изделий — пифосов, сосудов, ваз и других, покрытых великолепной росписью, изображениями морской и наземной фауны. Были фрески и с кораблями, на которых жители Акротири, очевидно, плавали на соседние острова, на Крит, Кипр и на восточное побережье Средиземноморья. Очень важно, что на глиняных черепках были обнаружены надписи, которые являются точной копией критских и выполнены т. н. критским «линейным письмом А».
Археологические раскопки в Акротири производят неизгладимое впечатление. Перед нашим взором предстает древнейшая, но высокоразвитая цивилизация, такая же, как была в это же время на Крите.
Но никаких украшений, драгоценностей, останков людей или животных найдено не было. Радиоуглеродный метод показал время гибели этого поселения примерно 1540–1550 лет до н. э., т. е. 3,5 тысячи лет назад. И тут все заговорили, что, наконецто, нашли Атлантиду, это исчезнувшее царство, не оставившее никаких следов. Это время Микен, Тиринфа, царя Миноса на Крите, Кносский дворец которого был найден Артуром Эвансом и Генрихом Шлиманом. Дворец находится на северном берегу Крита, около современного города Гераклиона.
Но что же заставило жителей покинуть этот город? Что произошло на этом острове 3,5 тыс. лет назад? И тут за дело взялись геологи, геофизики и вулканологи, которые путем длительных и разнообразных исследований выяснили, что в столь давнее время произошла гигантская катастрофа, последствия которой сказались на всем Восточном Средиземноморье.
Хранитель музея в Оксфорде Артур Эванс, отправившись на остров Крит в краткосрочную поездку, до конца своей жизни изучал открытую им древнейшую цивилизацию, которая разительно отличалась от всех других. Население Крита появилось 4 тысячи лет назад неизвестно откуда и исчезло неизвестно куда, оно ушло в «небытие». Эта цивилизация не строила крепостей, как будто им не надо было защищаться от врагов. Зато люди, жившие на Крите, строили великолепные дворцы и украшали их фресками, выращивали пшеницу, разводили овец, делали прекрасную одежду, создавали сады и строили для себя удобные и просторные дома. Обладая сильным флотом, они никого не боялись.
Раскопав дворец в Кноссе, на северном побережье Крита, археологи были поражены его размерами и сложностью расположения сотен комнат, находившихся на разных этажах и соединявшихся между собой узкими коридорами, иногда тупиковыми, что создавало впечатление сложного лабиринта. Именно в нем царь Минос, сын Зевса и Европы, держал поедавшего молодых девушек и юношей Минотавра, которого убил Тесей, сын царя из Афин — Эгея. Выбраться из лабиринта ему помогла Ариадна — дочь Миноса, давшая Тесею клубок ниток. Еще много легенд связано с Критом, с минойской цивилизацией.
И вот она исчезла, не оставив следа. И причиной этой катастрофы стало, скорее всего, грандиозное извержение вулкана Стронгили, не только засыпавшего находящийся в 200 км Крит пемзовым пеплом, но и разрушившего прибрежные города грандиозным цунами.
Погиб и город Акротири на Санторине. Сохранившиеся фрески из Акротири поражают своими сюжетами, мастерством изображения и радостным настроем (рис. 3.12). Мы видим разнообразные цветы, играющих обезьян, юношу со связкой ставрид, кулачный бой мальчиков, грациозных антилоп, плывущие лодки, нарядных женщин. Нигде нет картин войны, оружия, воинов. Все изображения дышат мирной, спокойной жизнью, как будто у людей, живших на острове, не было врагов. Ведь то же самое мы видим и на Крите, где 3500 лет назад обитала высокоразвитая цивилизация. И вся она исчезла с лица Земли из-за единственного извержения вулкана. Воистину с господнею стихией царям не совладать!
По современной классификации силы и последствий вулканическое извержение на Санторине относится к VII, предпоследнему классу извержений, с энергией, соответствующей нескольким сотням атомных бомб.
Наиболее впечатляющее в геологическом разрезе Санторина — сплошная толща светло-желтых пемзовых туфов, покрывающая все отложения, как шапкой. Мощность пемзы достигает местами почти 100 метров, но чаще составляет несколько десятков. В этой пемзовой толще и находится разгадка Санторина. Остров 3,5 тыс. лет назад представлял собой вулканический конус, может быть, не совсем правильной формы, но его название Стронгили — круглый, скорее говорит в пользу этого предположения. На острове были поселения. Склоны горы были засажены оливами, на полях выращивали ячмень. И вот внезапно произошло землетрясение, или их было несколько. Частично поселение было разрушено, и люди покинули его, уплыв на лодках, может быть, к Криту. Возвратились ли они еще раз, чтобы забрать оставшиеся вещи — неясно.
И началось извержение вулкана! Магма, насыщенная газами, поднимаясь по каналу от близповерхностного очага и, попадая в условия резкого снижения давления, вспенивалась, превращаясь в пемзу — породу, в которой масса пузырьков газа, ведь недаром пемза легче воды. При таком извержении главное жерло вулкана находилось где-то в центре современной чашеобразной впадины. Это было не простое извержение. Пемзовый материал, истекая из жерла, подобно струе газа из реактивного двигателя, поднимался на большую высоту и выпадал не только на склоны вулкана, но и разносился далеко по Восточному Средиземноморью.
Сама пемзовая тефра содержит очень мало минераловвкрапленников, всего от 2 до 18–20%. Температура извергавшейся тефры, по-видимому, была в диапазоне 900–1100ºС. Как долго продолжалось это извержение — остается неясным, но очевидно, что оно не было мгновенным, а имело предварительные пемзовые выбросы, о чем свидетельствуют два более ранних пемзовых пласта.
Следы извержения обнаружены во многих глубоководных впадинах Восточного Средиземноморья, в Сирии, Египте и, конечно, на Крите. Взрывное извержение было грандиозным и достаточно длительным. И после того, как значительная часть магмы из очага исчерпалась, вулканическая постройка провалилась, т. к. масса извергнутого материала была большая и в очаге образовались полости. Возникла классическая большая кальдера обрушения. После этого извержение затихло, а остатки склонов вулкана Стронгили оказались покрыты мощнейшим пемзовым плащом. Остров, как место существования цивилизации эпохи поздней бронзы, перестал существовать.
Существует предположение, что это грандиозное извержение вызвало цунами, которое могло частично разрушить Кносский дворец царя Миноса, который располагался недалеко от берега. Экспедиция Жака Ива Кусто обнаружила вблизи северного побережья Крита затонувшие корабли с полным грузом пифосов, т. е. катастрофа обрушилась на них внезапно.
Так погибла на Санторине и на Крите минойская цивилизация. Микенская цивилизация, выходцы которой из Микен на Пелопонессе основали Афины где-то около 1550 г. до н. э. сохранилась, а минойская — исчезла.
После образования кальдеры вулканическая деятельность не прекратилась. В ее центре начал расти небольшой вулкан, как это часто бывает в извержениях подобного типа, и магма изливалась в виде небольших лавовых потоков с классической поверхностью глыбовых или «аа» лав. Этот гавайский термин обозначает тип лавовых потоков, верхняя пленка которых, быстро застывая, благодаря продолжающемуся движению лавы, снова дробится, образуя остроугольные глыбы разного размера. Так образовались два островка Палеокамени и Неокамени, на которых видны кратеры с трещинами, выделяющими сернистый газ. После минойской эпохи подводные извержения в центре образовавшейся кальдеры продолжались с перерывами до 197 г. до н. э., когда появился остров Камени. Последующие надводные извержения происходили много раз вплоть до 1956 г. н. э.
Все извержения вулкана в историческое время описывались как катастрофические для населения острова Фира. Крупнозернистая тефра, вулканические бомбы и глыбы выбрасывались на расстояние до 3 км от вулкана. Тонкий пепел распространялся над островами Эгейского моря, а иногда отмечался даже в Анатолии. Обильные газы и пары временами были настолько сильно насыщены сернистым водородом, что вызывали у людей удушье, частые обмороки, сильные головные боли и рвоту. Все извержения вулкана в историческое время сопровождались цунами разной высоты, вызывавшими разрушения на берегах Эгейского моря. Извержения Санторина сопровождались сильными взрывами. Во время извержения 1650 г., например, взрыв был настолько силен, что его слышали у Дарданелл, на расстоянии 500 км от Санторина.
9 июля 1956 г. сильное землетрясение повредило большинство зданий на о. Фира и 48 человек погибло. Профессор Джордж А. Галанопулос, директор сейсмологической лаборатории Афинского Университета, отправился на остров для проведения полевых исследований причиненного ущерба. Он посетил шахты, где добывается вулканическая пыль для цементных заводов в Афинах, и на дне наткнулся на руины каменного дома, в котором нашел два маленьких кусочка дерева и несколько человеческих зубов. Радиоуглеродное датирование дало для кусков дерева возраст 1410±100 г. до н. э.
На Санторине и сейчас довольно часто происходят землетрясения, и кто знает, чем дело может кончиться. В любом случае извержения еще будут, весь вопрос в том — какого типа и когда?
