В конце прошлого года в Nature Communication вышла статья, в которой геофизики показали: давление газов под Флегрейскими полями приближается к критическому уровню, что может вызвать в районе Неаполя масштабное извержение с катастрофическими последствиями. Мы попросили прокомментировать эту новость заведующего лабораторией прямых и обратных задач сейсмики Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН и лабораторией сейсмических изображений Земли НГУ члена-корреспондента РАН Ивана Юрьевича Кулакова (ГГФ-91).
Детальная карта рельефа в районе Флегрейских полей похожа на изображение лунной поверхности, на которой множество различных по размерам кратеров накладываются друг на друга. Эти структуры образовались в результате ряда извержений, самое крупное из которых с объемом выброшенного материала около 200 кубических километров произошло 40 тысяч лет назад. Именно с ним некоторые исследователи связывают вымирание неандертальцев. По своим масштабам оно было мощнее, чем крупнейшее в истории человечества извержение вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году, которое в течение нескольких лет изменило климат и привело к ужасным последствиям по всей Земле.
Флегрейские поля (итал. Campi Flegrei, от греч. φλέγω — гореть) — территория к северо-западу от Неаполя (Италия) на берегу залива Поццуоли (итал. Golfo di Pozzuoli), ограниченного с запада мысом Мизено (итал. Capo Miseno), а с востока — мысом Посиллипо (итал. Capo Posillipo), в свою очередь являющимся северной бухтой Неаполитанского залива. Сюда же относится и прибрежная полоса Тирренского моря (итал. Mare Tirreno) у Кум (итал. Cuma), а также острова Низида, Прочида, Вивара и Искья. Поля занимают площадь ориентировочно 10 × 10 км.
В последующие периоды на территории Флегрейских полей периодически происходили достаточно крупные извержения, однако по силе они существенно уступали катастрофе, случившейся 40 тысяч лет назад. «Там сейчас постоянно действуют два фумарольных поля, из каждого выходит по несколько тысяч тонн газа ежедневно, — объясняет Иван Юрьевич. — Это очень существенный выброс, и хорошо, что он есть, поскольку выступает как предохранительный клапан, который не позволяет взрываться огромному паровому котлу».
С 1950 года ученые стали регистрировать увеличение вулканической активности в районе Флегрейских полей. Начиная с этого времени, наблюдаются существенные вертикальные деформации земной поверхности, как будто вулкан стал дышать. За весь период ее уровень в сумме поднялся на три метра. Основной рост пришелся на 1983-1984 годы — за это время она «вздулась» на 1,8 метра. В этот период геофизики зарегистрировали тысячи землетрясений на глубинах от трех до восьми километров, именно там, где, как предполагается, расположен магматический очаг. После 1984 года активность Флегрейских полей спала, все успокоились, и до 2005 года этот подъем был частично компенсирован. Но, начиная с 2005-го, земная поверхность вновь начала деформироваться, правда, уже не так сильно, как в восьмидесятые годы. К 2016 году ее вертикальное смещение составило примерно полметра, но оно имеет тенденцию к ускорению по экспоненциальному закону.
Фумаролы (итал., ед. ч. fumarola, от fumare — дымиться * а. fumaroles; н. Fumarolen; ф. fumarolles; и. fumarolas) — небольшие отверстия и трещинки, по которым поднимаются струи горячих водных паров и газов, выделяющихся из магмы (первичные фумаролы) и еще не остывших лавовых потоков и пирокластических отложений (вторичные фумаролы).
Помимо деформации поверхности, авторы статьи в Nature Communications отмечают и другие настораживающие факты, которые могут свидетельствовать о приближении нового кризиса. Так, они заметили, что меняется состав выходящих из фумарол газов, а именно отношение углекислого газа к парам воды. Магма, идущая из глубинного источника, может содержать большое количество растворенных летучих веществ. Например, в зависимости от температуры и состава, количество растворенной воды в исходной магме может достигать 3—6 %, а углекислого газа – более 0,1 %. При подъеме магмы и уменьшении давления эти летучие соединения начинают выделяться, подобно пузырькам в открываемом шампанском. Углекислый газ выходит на большей глубине и гораздо менее интенсивно, чем вода. Поэтому, когда отношение CO2/H2O высокое, это говорит о том, что магма находится достаточно глубоко. Однако понижение этого отношения может свидетельствовать о начале опасной дегазации воды на меньших глубинах.
Вулкан Солфатара на Флегрейских полях
В статье итальянские ученые представляют результаты моделирования и показывают, что при достижении некоторой критической точки процесс может пойти по лавинообразному сценарию. Динамика наблюдаемых в районе Флегрейских полей деформации поверхности, землетрясений, температуры и состава гидротермальных вод соответствует вычисленным трендам в их модели дегазации магмы, и что они уже достаточно близки к критической точке, которая может привести к извержению. Вместе с тем, исследователи признают, что их модель не учитывала некоторые факторы, которые вполне могут скорректировать этот сценарий. Так, вполне возможно, что в 1980-е годы имела место именно такая дегазация, но она прошла достаточно плавно, не производя катастрофических событий.
«Эта статья лишний раз подтвердила тезис, что именно вода является наиболее важной причиной взрывных извержений, — говорит Иван Кулаков. — Например, такие катастрофы планетарного масштаба, как извержение супервулкана Тоба на Суматре 70 тысяч лет назад, обусловлены именно притоком и накоплением аномального количества воды, которая играет роль бомбы замедленного действия».
Извержение в густонаселенном районе Флегрейских полей может оказаться неприятным сюрпризом для итальянцев, да и, возможно, для всей Европы. Так в 2010 году относительно небольшое извержение в Исландии привело к блокированию авиасообщения в Европе, что демонстрирует уязвимость нашей цивилизации перед лицом подобных катастроф. К сожалению, пока ученые в состоянии только пытаться предсказывать извержения — повлиять на их ход человек никаким образом не может. Существует некий проект, предлагающий пробурить внутри Флегрейских полей скважину вплоть до самой магматической камеры, но местное сообщество выступает против, опасаясь, что это может только спровоцировать катастрофу.
В истории есть примеры антропогенного воздействия на извержения: так, в 1944 году сбрасывали бомбы в Везувий, и, как считается, в связи с этим он начал извергаться. Однако предполагают, что это скорее совпадение, всего лишь спусковой крючок, вулкан на тот момент был уже и сам готов к извержению.
«Мы не можем влиять на извержения, но нам необходимо научиться их предсказывать. И предугадывать те эффекты, которые они могут вызвать. Это позволит существенно уменьшить предполагаемые негативные последствия, — отмечает Иван Кулаков. — Скажем, если произойдет извержение масштаба Тобы или даже Тамборы, это приведет к тому, что самолеты не смогут летать, интернет будет работать с перебоями, резко упадет сельское хозяйство. Если о возможности такого события мы узнаем заранее, за несколько лет (а это вполне возможно, такие масштабные извержения не происходят внезапно, у них есть предвестники), то можно будет дать команду инженерам, например, создать самолетный двигатель, чтобы он смог работать при возникшей загрязненности атмосферы. Оказаться вообще без коммуникации для человечества в настоящий момент было бы большой катастрофой».
Главное сейчас — это проводить мониторинг всех действующих вулканов и выявлять опасные точки, достойны отдельного внимания. Так, недавно вышла еще одна интересная статья: в районе Тайбэя, столицы Тайваня, расположен ранее считавшийся потухшим вулкан Татун — в нем был обнаружен магматический очаг с большим количеством расплавов, и исследователи доказывают, что это вулкан сейчас активен и тоже может возбудиться. В мире сейчас есть несколько таких точек напряжения. «По-хорошему, надо наблюдать за каждым вулканом, особенно за теми из них, которые демонстрируют признаки активизации», — говорит Иван Кулаков.
