До настоящего времени большинством исследователей роль вулканизма в проявлении оледенений резко преуменьшалась. В данном случае, как и в примере с астероидами, повинен прежде всего принцип актуализма. В современную эпоху мощные извержения, с которыми связаны колоссальные выбросы пепла, происходили неоднократно (в км3): Тамбора (1815) — 186, Косегвина (1835) — 10, Кракатау (1883) — 18, Ксудач (1907) — 3, Катмай (1912) — 28, Безымянный (1956) — 3. Однако эти извержения были отделены друг от друга десятками лет, в течение которых выброшенный материал успел осесть на Землю задолго до следующего крупного извержения. Поэтому суммарное воздействие таких извержений на изменение климата невелико, несмотря на значительный климатический эффект каждого из них.
В более ранние отрезки четвертичного периода картина могла быть существенно иной. Изучение осадков дна Тихого и Атлантического океанов показало, что на протяжении четвертичного периода интенсивность вулканической деятельности периодически изменялась. Такие колебания были свойственны, по-видимому, огромным территориям, поскольку даже очень удаленные друг от друга колонки донных осадков имеют сходную ритмичность.
Интересно, что периоды наиболее обильного осаждения пепла совпали с отдельными стадиями оледенения. При современной интенсивности вулканизма заметной концентрации пепла в океанических осадках не наблюдается. Отсюда следует, что в период формирования «холодных» горизонтов донных осадков интенсивность вулканизма была намного выше. Установлено, что на Камчатке и в других вулканических областях эпохи похолодания совпадали с эпохами интенсивного вулканизма.
Таким образом, очевидна причинная связь эпох интенсивного вулканизма с эпохами похолодания. Однако не следует и преувеличивать значение этого фактора. Хорошо известно, что в позднемеловую эпоху и в палеогене на земной поверхности не существовало сколько-нибудь значительных ледников, хотя в то время были сформированы колоссальные покровы из вулканического материала по обрамлению Тихого океана.
Решающей предпосылкой возникновения оледенений является, как мы уже отмечали, наличие контрастного рельефа земной поверхности, созданного горообразованием. Колебания солнечной активности, вулканизм, а может быть, и другие причины стали своего рода спусковыми механизмами, вызывающими оледенение, когда необходимая обстановка для этого была уже создана.
Вулканические извержения
В начальную стадию развития нашей планеты вулканы покрывали, вероятно, всю ее поверхность. Позже они стали возникать лишь вдоль крупных разломов в земной коре. Большинство вулканов не сохранилось: горообразовательные процессы и эрозия рек разрушили их. Те вулканические горы, которые встречаются сейчас на поверхности нашей планеты, возникли сравнительно недавно — в четвертичном периоде.
Современные вулканы сосредоточены на Земле вдоль определенных зон (поясов), характеризующихся высокой тектонической подвижностью. В этих поясах обычно происходят разрушительные землетрясения; тепловой поток из недр Земли здесь в несколько раз выше, чем в спокойных областях.
Наиболее крупным на нашей планете является Тихоокеанское огненное кольцо, где находится 526 вулканов. Из них 328 извергалось в историческое время. На нашей территории в Тихоокеанское огненное кольцо входят вулканы Курильских островов (40) и полуострова Камчатки (28). Наиболее активными по частоте и силе извержения являются вулканы Ключевской, Нарымский, Шивелуч, Безымянный, Ксудач.
Второй крупный вулканический пояс протягивается через Средиземноморье, Иранское плоскогорье к Зондскому архипелагу. В его пределах находятся такие вулканы, как Везувий (Италия), Этна (полуостров Сицилия), Санторин (Эгейское море). В этот пояс попадают и вулканы Кавказа и Закавказья. На Большом Кавказском хребте высятся два вулкана Эльбрус (5642 м) и двухвершинный Казбек (5033 м). В Закавказье, на границе с Турцией, разместился вулкан Арарат с конусом, покрытым снежной шапкой. Немного восточнее в хребте Эльбурс, обрамляющем с юга Каспийское море, расположен красивейший вулкан Демавенд. Много вулканов (63, из них 37 действующих) в Зондском архипелаге (Индонезия).
Третий крупный вулканический пояс протягивается вдоль Атлантического океана. Здесь насчитывается 69 вулканов, из них 39 извергалось в историческое время. Наибольшее число вулканов (40) на острове Исландия, расположенном по оси подводного срединно-океанического хребта, причем 27 из них уже заявляли о своей активности в историческое время. Вулканы Исландии извергаются довольно часто.
Четвертый вулканический пояс относительно невелик по размерам. Он занимает Восточную Африку (40 вулканов, из них 16 действующих). Самый известный вулкан этого пояса Килиманджаро (высота 5895 м).
За пределами этих четырех вулканических поясов вулканы на материках почти не встречаются. На обширных пространствах Центральной и Северной Европы, в большинстве районов Азии, в Австралии, в Северной и Южной Америке, исключая Тихоокеанское кольцо, их нет. Но вот в океанах картина совершенно иная. Проведенное в последние два десятилетия подробное изучение рельефа океанического дна показало, что на дне всех без исключения океанов имеется огромное число крупных вулканических построек. Особенно много их обнаружено на дне Тихого океана (рис. 7). Самой интересной особенностью большинства подводных вулканов является то, что вершины у них плоские. Ученые установили, что такие плоские вершины вулканов образовались тогда, когда эти вулканы выступали из воды. Волны размыли торчащий из воды конус, образовав почти ровную поверхность. Впоследствии дно океана погрузилось, и эти вулканы без вершин, называемые гийотами, оказались под водой.
Рис. 7. Вулканы на дне Тихого океана
Грандиозность вулканических явлений и вызываемые ими разрушения с древних времен привлекали внимание людей. Почти у всех народов встречаются легенды о горах, извергающих огонь.
Вулканы подразделяются на действующие и потухшие. Действующими считают вулканы, извержения которых происходили на памяти людей. Такое подразделение очень условно. Ведь историческая эпоха чрезвычайно коротка по сравнению с геологической жизнью Земли. Сколько раз вулкан, считавшийся потухшим, вдруг начинал действовать. В вулканологии — науке о вулканических процессах — известно правило, полученное на основании наблюдений за многими десятками вулканов: при своем пробуждении вулкан должен проявить мощь, пропорциональную длительности предшествовавшей стадии покоя. Поэтому в большинстве своем именно потухшие вулканы становились источником наиболее крупных вулканических пароксизмов. Примером может служить Везувий, считавшийся потухшим до катастрофы, вызвавшей гибель Помпеи. В 1888 г. ожил вулкан Бандай-Сан в Японии, уничтоживший 11 деревень; в 1951 г. 5000 человек стали жертвами вулкана Лемингтон в Новой Гвинее. Наконец, в 1956 г. произошло самое сильное извержение XX в. — взрыв считавшегося потухшим вулкана Безымянного на Камчатке.
В зависимости от химического состава лавы, поднимающейся из жерла, вулканы подразделяются на различные типы. Различаются они и по характеру извержений. Мы расскажем о нескольких катастрофических извержениях вулканов разных типов.
Извержение Санторина
Изучение глубоководных отложений восточной части Средиземного моря и вулканического Санторинского архипелага позволило восстановить условия грандиозной вулканической катастрофы, случившейся 3500 лет назад в Средиземном море.
Донные осадки глубоководных морей и океанов обычно исследуются с помощью специальных трубок — грунтоносов, опускаемых на дно океана с палубы корабля. Эти трубки, полые внутри, врезаясь в приповерхностные слои донных отложений, заполняются последними и затем извлекаются на дневную поверхность. Вынутая из трубки грунтоноса колонка донных осадков обычно достигает в длину нескольких метров, а в некоторых случаях и первых десятков метров. По колонке поднятого грунта можно проследить последовательность отложения морских осадков. Самый верхний слой колонки образовался в современную нам эпоху (чем ниже по разрезу колонки, тем осадки древнее).
В колонках грунта, поднятого со дна восточной части Средиземного моря, были обнаружены два слоя вулканического пепла. Такой пепел во время вулканического взрыва выбрасывается из жерла вулкана на громадную высоту — до 20–40 км над земной поверхностью. Вместе с мелкими частицами в воздух летят различных размеров вулканические бомбы — спекшиеся куски пепла (пемза). Такой материал вулканических выбросов геологи называют тефрой.
Проведенное американскими учеными Д. Нинковичем и Б. Хейзеном детальное изучение добытых колонок грунта позволило надежно различить верхнюю и нижнюю тефру, построить карты площадного распространения этих двух вулканических слоев и определить их толщину (рис. 8, 9). Конфигурация площади, где обнаружены вулканические осадки, и характер распределения мощности (толщины) двух пепловых прослоев не оставляют сомнения в том, что этот пепел образовался в результате извержений вулкана Санторина, расположенного в 120 км к северу от острова Крит. Так, наибольшая толщина нижнего пеплового слоя, достигающего в одной колонке 10, в другой — 22 см, обнаружена к юго-востоку от Санторина. Пепел разносился на расстояние около 1000 км от вулкана. Судя по карте на рис. 8, можно заключить, что нижняя тефра Санторина почти не достигла восточной части Тирренского моря и Африканского побережья и не образует там слоя, превышающего 1 мм. К северу, востоку и югу от Санторина максимальное расстояние, на которое переносился пепел, способный образовать слой толщиной более 1 мм, составляет 300–400 км. Все острова в Эгейском море, включая Крит, находящиеся в радиусе 200 км от Санторина, были покрыты слоем эолового пепла толщиной в несколько сантиметров.
