привело к выбросу пепла, который остыл, затвердел и спрессовался в вулканическую горную породу – туф, который покрывает бо́льшую часть западных горных штатов. В результате этого извержения образовался туф Хаклберри-Ридж. Другое суперизвержение, произошедшее 1,3 млн лет назад, привело к образованию туфа Лава-Крик и отложению 1000 км3 извергнутого материала, который покрыл бо́льшую часть территории внутренних и горных штатов до современной реки Миссисипи. Третье гигантское извержение – извержение Йеллоустона, произошедшее 1,3 млн лет назад, – сформировало туф Меза-Фолс, объемом 280 км3. Геологи могут определить, какое количество материала было выброшено конкретным вулканом, изучая мощность и протяженность слоев вулканического пепла и других отложений. Со временем они сокращаются в объеме и превращаются в вулканические породы.

Йеллоустонская горячая точка и ее кальдеры представляют единое целое и оказывали значительное влияние на геологию и рельеф большой территории на западе США. Это связано не только с выбросами пепла и извержениями массивных потоков лавы, но и с влиянием горячей точки на другие тектонические структуры и проявлением этого тектонического напряжения на поверхности. Судя по долине реки Снейк и куполовидному поднятию Йеллоустона, с деятельностью горячей точки связаны силы растяжения, создавшие Провинцию бассейнов и хребтов в Неваде. Например, источник платобазальтов плато реки Колумбия, вероятно, тот же, что и у кальдеры Йеллоустон – мантийный плюм. Моделирование показывает, что начальное положение горячей точки совпадало с океанической плитой Хуан-де-Фука, погружающейся рифтовой зоной, которая в настоящее время находится у северо-западного побережья Тихого океана[285]. Поток в верхней мантии движется на восток, в направлении, противоположном движению Северо-Американской плиты. Мантийный плюм сформировался и поднялся за плитой Хуан-де-Фука, и плита закрыла его от потока в верхней мантии. 12 млн лет назад условия изменились, когда погружающаяся плита перестала защищать плюм, и поток в верхней мантии стал увлекать его к востоку. На этом пути плюм оказался под континентом, где и находится сейчас в относительно стабильном положении (если оценивать с точки зрения геологии) и где в результате его деятельности появились самые величественные виды в мире наряду с потенциально самыми большими рисками.

Кроме Йеллоустона, в США есть еще два супервулкана: кальдера Лонг-Вэлли в Калифорнии и кальдера Вальес в Нью-Мексико. Несмотря на то что последнее суперизвержение было 640 тыс. лет назад, Йеллоустон далек от состояния покоя. Не так давно, 70 тыс. лет назад, из этой кальдеры вылились потоки лавы, сформировавшие плато Питчстоун в юго-западной части Йеллоустонского национального парка. Еще одна серия невзрывных излияний лавы из кальдеры произошла примерно 160 тыс. лет назад. Происходили и менее крупные извержения с небольшими взрывами, включая извержение, случившееся 174 тыс. лет назад, в результате которого сформировался западный выступ озера Йеллоустон.

Помимо лавовых потоков и небольших извержений вулкана, в этом районе происходит 1000–3000 землетрясений в год, преимущественно с относительно низкой магнитудой – меньше 4, – но они все же достаточно сильны, чтобы большинство людей ощутили подземные толчки. В результате сильного землетрясения магнитудой 7,5, произошедшего в 1959 г. на западе парка рядом с озером Хебген, погибло 28 человек, в основном из-за вызванного землетрясением оползня, а ущерб составил 11 млн долларов. Землетрясения в Йеллоустонском парке являются по большей части результатом движения магмы в недрах Земли и частичной разрядки тектонических напряжений вдоль связанных разломов.

Если бы началось суперизвержение кальдеры Йеллоустон, были бы выброшены огромные облака горячего пепла, газа, расплавленной горной породы и другого материала. Один лишь пепел покрыл бы бо́льшую часть континентальной территории США, причем толщина его слоя составила бы более 1 м в окружающей зоне площадью 130 км2 и от 3 до 40 мм за пределами окружности радиусом 800 км. Пепел достиг бы Нью-Йорка, Далласа, Торонто, Лос-Анджелеса и Чикаго[286]. Выпадение 1 мм пепла может оказать влияние на аэропорты и полеты, став причиной их остановки и закрытия, нанести ущерб транспортным средствам и домам, привести к уничтожению урожая и загрязнению источников водоснабжения. Это было бы разрушительное событие. Зона поражения вокруг Йеллоустона простиралась бы на сотни километров: ее размер зависит от формирования зонтичных облаков, которые, как было показано при других суперизвержениях, уносят материал в верхние слои атмосферы.

Зонтичные облака меньше зависят от погодных условий и силы ветра, поскольку создают структуру, больше похожую по строению на бычий глаз. Менее интенсивные извержения порождают веерообразное распределение пепла и частиц, их колонна ниже и больше зависит от преобладающих ветров. Выбросы диоксида серы и частиц при суперизвержении приведут к похолоданию за счет блокирования поступления солнечного света, в результате наступит вулканическая зима. Модели показывают, что температура океанской воды понизится на 3 °C, и это окажет негативное влияние на обитающие в океане живые организмы и океанические течения. Эффект от извержения может сказываться на протяжении десятилетий.

Геологи полагают, что вероятность подобного массивного суперизвержения мала и оно вряд ли произойдет в ближайшие 10 тыс. лет. Но в распоряжении ученых слишком мало данных для того, чтобы вычислить период повторения извержений, исходя из прошлых событий, а информация о других суперизвержениях тоже встречается редко. Проблема заключается в том, что базовые условия в основном неизвестны. Не было ни одного извержения супервулкана со времен извержения вулкана в районе озера Таупо на Северном острове Новой Зеландии, которое произошло 26,5 тыс. лет назад. Кроме того, магматические камеры Йеллоустона имеют почти кристаллическую структуру, а горные породы внутри расплавлены лишь частично, поэтому вероятность массивного извержения довольно низкая.

Гораздо выше вероятность менее интенсивных извержений с гидротермальными взрывами и излиянием лавы. Вулканологи ведут мониторинг Йеллоустона и окружающего района в рамках исследований, проводимых вулканологической обсерваторией Йеллоустона. Этот консорциум организаций, возглавляемый Геологической службой США, включает Службу национальных парков, Университет Юты, геологические службы штатов Вайоминг, Монтана и Айдахо, а также UNAVCO – сообщество ученых и специалистов-геодезистов, занимающихся изучением Земли с использованием различных методов дистанционного зондирования, которое финансируется Национальным научным фондом. Уже тридцать лет ученые, занятые в этом проекте, оценивают силу землетрясений, изменения высот земной поверхности и гидрохимический состав с использованием ряда станций и датчиков. И хотя Йеллоустон был и остается активным на протяжении 140 лет мониторинга, тем не менее он относительно стабилен.

Диффузные границы

Диффузные границы – это сейсмически активные участки большой протяженности, от сотен до тысяч километров шириной, которые при этом расположены относительно далеко от краев литосферных плит. Это могут быть участки как океанической, так и континентальной коры, и на их долю приходится 15 % земной поверхности. Они двигаются и меняются медленнее, чем традиционные границы плит, – максимум на 1,5 см в год. Напряжение в этих регионах в 100 раз меньше, чем в более узких границах плит, но в 10 000 раз больше, чем в стабильных частях плит (кратонах)[287].

Как уже отмечалось, одним из примеров диффузной границы служит Провинция бассейнов и хребтов,