Состоится ли очередная Йеллоустонская катастрофа

               

               
                (по мнению профессионала-вулканолога)

Чтобы успешно осуществлять прогноз будущих вулканических извержений, следует уяснить, что собственно они собой представляют в физическом смысле. В самом общем виде это разгрузка планеты от накопившейся внутри неё избыточной энергии. Вынос энергии осуществляется нагретым до плавления её твёрдым веществом (горные породы), а также жидкостью (вода  и растворённые в ней кислоты и иные соединения) и газами в свободном состоянии и содержащимися в  расплаве и жидкости.
Для того, чтобы произошло извержение всего этого набора веществ, необходимо время для его предварительного накопления: вулканизм – явление дискретное.
Йеллоустонский  вулкан, не имеющий обычного для вулканов конуса, представляет собой  крупный вулканический центр (ВЦ), основным элементом которого является  гигантское куполообразное вспучивание земной поверхности, осложнённое огромной кальдерой – овальный провал на своде купола размером: 55х72 км при площади, примерно, 4 000 км2. Кальдера образовалась вследствие катастрофических вулканических взрывов при извержении сотен кубических километров вулканического материала. Внутри кальдеры расположены многочисленные мелкие вулканические конусы, а также озёра, термальные источники и  гейзеры гидротермальной системы.
Ппо имеющимся американо-мексиканским данным за последние его крупные извержения им было выброшено 2,1 млн. лет назад 2500 км3  , 1, 3 млн.лет – 280. км3 и 0,64 млн.лет – 1000  км3 вещества.
Это, конечно, весьма незаурядное, хоть и не самое катастрофическое  явление в геологической истории Земли. Подобные события многократно происходили в разных регионах планеты и в разное время. По-видимому, к категории самых масштабных следует отнести извержения с образованием гигантских покровов игнимбритов (спёкшиеся в каменные монолиты частицы взрывного вулканического материала)  в южной Америке: «В северной части  Чили, на юге Перу и в граничащих с ними районах Боливии и Аргентины они  покрывают площадь около 150 000 км2, а их суммарный объём оценивается  по меньшей мере в 70 000 км3. В Новой Зеландии выходы игнимбритов покрывают площадь свыше 25 000 км2. А их объём оценивается приблизительно в 8300 км3 (Раст, 1982).
Можно сослаться ещё и на примеры из других  районов мира. Например: «Таких супер-извержений в истории Земли тоже было много; и ученые классифицируют их по количеству выброшенной лавы. Самым большим был супер -вулкан Паранья-Этендека, (132 млн лет назад), разом выбросивший свыше 15 тысяч км3! Его класс – девятый. Самым большим супер-вулканом восьмого класса была Ла Гарита в нынешнем штате Колорадо (28 млн лет назад) с объемом лавы в 5 тысяч .км3…» и т.д. (цитирую по  Нудельман,2017).
Возвращаясь к Йеллоустонскому ВЦ отметим следующую его особенность: каждое отдельно взятое из трёх последних   извержений представляет, конечно, весьма грандиозное событие катастрофического масштаба. Но в совокупности, разместившись во времени с гигантскими перерывами, характеризуют эту вулканическую структуру как отнюдь не самую  продуктивную. Так, чтобы извергнуть  2500 км3  материала  2,1 млн лет назад ей потребовалось промолчать, по-видимому,  1,9 миллиона лет (предшествующее извержение было 4 – 6 млн лет назад). Следовательно, накопление такого количества изверженного материала происходило с производительностью 1,3  км3/тыс лет. Для следующего, более близкого к нам периода подготовки  длительностью 0,8 млн. лет  и извержении  280  км3 накопление материала извержения составляло 0,35 км3/тыс.лет. Здесь крайне важным представляется факт резкого снижения скорости накопления  материала, способного к извержению: снижение почти в четыре раза! Что оно означает, не совсем ясно, поскольку  это снижение продолжилось недолго. В следующий период, длившийся  0,64 млн. лет,  интенсивность накопления готового к извержению материала составила величину, близкую к упомянутому первым периоду – 1,5 км3/тыс.лет.
Итак, 1,30 - 0,35 - 1,50 кубических километров в тысячелетие - такова последовательная  продуктивность Йеллоустонского вулкана за последние два с небольшим миллиона  лет. В среднем его производительность за 4 млн. лет составила 0,945 км3/ тыс.лет.
Сравним эти данные  с аналогичными данными хорошо изученных вулканических центров Камчатки: Налачевским (Масуренков, Комкова.1978) и Карымским (Вулканический центр: строение, динамика, вещество.1980.). В первом, примерно, за тот же период эта последовательность представлена следующим образом: 2, 65 - 0,14 -  0,80 - 0,50 - 16,66 - 6,92 км3 за каждуютысячу лет в периоды покоя. А в целом за 17 млн. лет здесь было извергнуто не менее 39700 км3 материала, что составило среднюю продуктивность вулканического центра  2, 33 км3/тыс.лет.  В Карымском ВЦ события развивались так: 0,67 - 0,96 - 2,12 - 0,87 (в среднем – 0,85 км3/тыс.лет).
Таким образом, по производительности Налачевский ВЦ вдвое превосходит Йеллоустонский, а Карымский вполне сравним с ним. Эти примеры выявляют очень важное подобие Йеллоустонских событий вулканическим процессам  в  других регионах, а именно - в ходе эволюции вулканизма  происходят существенные  колебания  скорости генерации извергающихся расплавов.
Оперируя только объёмами извергающегося вещества  в ВЦ я сознательно уклонился от изложения форм и механизмов его извержения, а также от структурных особенностей этих центров, чтобы за тьмой различий не потерять главного: изучения их энергетики , осуществляющей локальную или точечную («горячие точки»)    разгрузку земных недр.
Общеизвестный факт сосуществования вулканов и гидротермальных проявлений естественно подвинул исследователей объяснить   их пространственное и временное сонахождение принадлежностью к единой системе выноса глубинной энергии. Понять природу  связи столь разных по вещественному содержанию явлений оказалось возможным через сравнение их лишь в той ипостаси, которая для них едина:  это выносимая ими на земную поверхность энергия земных недр (Масуренков,1979; Масуренков, диссертация:1983).
Результаты проиллюстрированы  графиком, изображённым  на  рисунке, где для северо-западного сектора Тихоокеанского огненного кольца показана   эависимость  удельной мощности вулканизма и гидротермального процесса от размера площади извержений в ВЦ, представленной одним или несколькими вулканами (кружочки), и площади   гидротермальных проявлений в ВЦ  (крестики). Красный кружок – приблизительная позиция гидротермального поля  в Йеллоустоне в середине ХХ века.
Это означает, что мощность гидротерм в Йеллоустоне  уже в то время превышала среднестатистическое значение мощности вулканизма и большинства гидротермальных систем мира.
        График иллюстрирует  принадлежность гидротерм вулканических областей к единой с  вулканизмом системе, тепловой поток которой описывается общей для вулканов и гидротерм зависимостью.
 Предельная мощность этих систем в четвертичное время при некотором разбросе в пределах порядка составляет в среднем  3x107 (три на десять с седьмой степени)  кал/с. Это означает, что гидротермальные системы в вулканических районах способны выносить из недр Земли количество энергии, сравнимое с вулканическим процессом. Лишь супервулканы со  малой площадью эксплозий  (жерло вулкана) способны концентрировать энергию с большей эффективностью, так как лавы имеют значительно большую температуру, чем вода в поверхностных условиях. Но за это они расплачиваются длительными периодами молчания между катастрофическими извержениями  (Йеллоустонский вулкан)  или  незначительностью объёма изливаемых лав при длительности процесса (вулкан Мауна Лоа-Килауэа).               
                http://www.proza.ru/pics/2017/07/18/750.jpg?1623               
               
Если гидротермальный процесс  включается  в уже действующий вулканический  процесс и начинает функционировать вулкано-гидротермальная система, то с течением времени гидротермы смогут (и в реальных условиях делают это постоянно – Узон на Камчатке!)  вытеснить и даже полностью заменить вулканизм. Лишь бы гидротермальный процесс действовал достаточно долго. Дело в том, что  выносимая из недр энергия имеет предел. Величина его, как это следует из приведённого графика, постоянна и этому пределу, по существу, безразлично каким способом он будет доставлен на земную поверхность – вулканами или гидротермами.   Можно предположить, что повсеместно отмеченное уменьшение скорости  генерации  потенциально извергаемых расплавов в ходе развития вулканизма связано именно с возникновением больших объёмов высокотемпературных гидротерм, к которым и переходит от вулканизма частично или полностью функция выноса на земную поверхность глубинной энергии.
Изученные вулканические центры свидетельствуют о том, что на начальных этапах их развития, безусловно, господствует вулканизм почти в чистом виде. На заключительных этапах длительно развивающихся  вулканических центров он может вытеснятся гидротермальными процессами.
Что  в этом смысле можно сказать о Йеллоустонском феномене?
Развивается он очень долго (около 18 миллионов лет) и при этом, что крайне необычно для подобных ВЦ,  довольно интенсивно мигрирует в северо-восточном направлении. Миграция осуществляется в периоды подготовки очередного катастрофического извержения, перерывы между которыми продолжались   от одного до  четырёх миллионов лет.  Два миллиона лет назад наступил какой-то принципиально новый этап  существования Йеллоустонского ВЦ: произошло три больших извержения с перерывами меньше миллиона лет  фактически на одном и том же месте, то есть миграция прекратилась. При этом началась весьма интенсивная гидротермальная деятельность, мощность которой (около 500 тыс. ккал/сек - Аверьев, 1966)  при наличии ещё и многочисленных незначительных извержений вполне способна компенсировать длительное отсутствие катастрофических.  Имеются сведения (Бойд, 1963) о начале этой деятельности в плейстоцене, то есть от 690 тыс. лет назад до настоящего времени.               
Однозначный ответ на вопрос о том,  состоится ли очередное катастрофическое или какое-то иное извержение Йеллоустонского колосса, вероятно,  можно будет получить лишь в том случае, если американским геологам удастся оценить энергетику за многомиллионный период деятельности вулкана и, главное,  вклад в неё действующей гидротермальной системы. Очень важно определить при этом длительность активного гидротермального процесса. Ведь он вполне способен заменить механизм  выноса энергии вулканическим способом на гидротермальный в виде  источников и гейзеров термальных вод. Так происходит во многих современных вулканических центрах, где вулканизм на поздних стадиях развития дренирующей глубины Земли системы  ВЦ замещается гидротермальным процессом (Масуренков, 1979; Масуренков, 1983).
Современное состояние Йеллоустонского вулканического центра с его мощнейшей  и сравнительно продолжительной гидротермальной деятельностью при наличии многочисленных незначительных вулканических извержений после последнего катастрофического дают веские основания для подозрения о начале стадии перехода системы от её вулканического периода к гидротермальному. Если это так, то очередное извержение будет сравнительно незначительным (на уровне предыдущих малых) или вовсе не произойдёт, и Йеллоустон ограничится  лишь теми проявлениями, которые возбудили столь естественную, почти паническую реакцию в популярных СМИ: вспучивание земной поверхности, высокая сейсмичность, повышение температуры воды и, надеюсь, временное бегство диких животных.

                Литература
Аверьев В. В. Гидротермальный процесс в вулканических областях и его связь с   
магматической деятельностью // Современный вулканизм. Тр. IIВсесозн. вулк. совещания, Т. 1. М. : Наука, 1966. С. 118–128.
Бойд Ф.Р. Спекшиеся туфы и потоки риолитового плато в Йеллоустонском парке.   
В сб.: “Проблемы палеовулканизма”. Изд-во “Мир”, 1963.
Вулканический центр: строение, динамика, вещество (Карымская структура)// М.:Наука,1980. С. 300
Масуренков Ю.П. Вулканы над интрузиями// М.: Наука,1979. С.211.
Масуренков Ю.П., диссертация: Закономерности связи вулканизма, плутонизма м   
структурообразования в вулканических центрах островных дуг и океанов. 1983. 
С.486.
Масуренков, Комкова. Геодинамика и рудообразование в купольно-кольцевой
структуре вулканического пояса// М.: Наука, 1978. С.274;
Нудельман Р.2017. http://madan.org.il/en/groups/amerikanskie-super-vulkany-i-
rossiyskie-voennye-plany
Раст Х. Вулканы и вулканизм//М.: «Мир», 1982.С.344.