Плинианские извержения

Плинианское извержение — это тип вулканического извержения, характеризующийся чрезвычайно мощным, взрывным выбросом большого объёма магматического материала и пепла в стратосферу, с образованием высокой эруптивной колонны, достигающей высоты 20–50 км и более. Названо в честь древнеримского учёного и писателя Плиния Старшего, погибшего во время наблюдения за катастрофическим извержением Везувия в 79 году н. э., которое впоследствии было подробно описано его племянником Плинием Младшим. Плинианские извержения относятся к наиболее разрушительным типам вулканической активности и способны вызывать глобальные климатические последствия.

Характеристики и механизм

Плинианские извержения возникают, когда магма с высоким содержанием растворённых газов (прежде всего водяного пара, углекислого газа и диоксида серы) и высокой вязкостью (обычно андезитового, дацитового или риолитового состава) поднимается к поверхности. При резком снижении давления газы быстро расширяются, дробя магму на мельчайшие частицы — тефру. Этот процесс приводит к образованию мощной газово-пепловой струи, которая, подобно реактивному двигателю, выбрасывается вверх с огромной скоростью (до 500–600 м/с). В отличие от гавайского или стромболианского типов, где преобладает фонтанирование жидкой лавы, плинианское извержение почти полностью состоит из пирокластического материала.

Ключевой элемент — эруптивная колонна, которая может достигать высоты 55 км (например, извержение вулкана Пинатубо в 1991 году). В верхних слоях атмосферы колонна распространяется горизонтально, образуя характерную «зонтичную» область, напоминающую гриб ядерного взрыва. Ветры могут переносить пепел на тысячи километров. При обрушении колонны под действием силы тяжести формируются пирокластические потоки — раскалённые смеси газа, пепла и обломков пород, движущиеся со скоростью до 700 км/ч и уничтожающие всё на своём пути.

История термина

Термин «плинианское извержение» был введён в научный обиход в начале XX века, в частности, в работах итальянского вулканолога Джузеппе Меркалли, который разработал шкалу интенсивности извержений. Однако само явление было известно задолго до этого. Классическим описанием, давшим название типу, служат два письма Плиния Младшего римскому историку Тациту, написанные около 106–107 годов н. э. В них он подробно рассказывает о гибели своего дяди, Плиния Старшего, который командовал флотом в Мизенуме и отправился к Везувию для наблюдения за извержением и спасения людей. Плиний Младший описал необычную форму облака над вулканом, напоминавшую сосну (итал. pinus), и последующее выпадение пепла, окутавшее всё вокруг тьмой.

Классификация и разновидности

В современной вулканологии плинианские извержения классифицируются по нескольким параметрам:

По объёму выброшенного материала

• Субплинианские — менее мощные, с высотой колонны до 20 км и объёмом тефры менее 0,1 км³.
• Собственно плинианские — высота колонны 20–35 км, объём тефры от 0,1 до 10 км³.
• Ультраплинианские — наиболее мощные, с высотой колонны более 35 км и объёмом тефры свыше 10 км³. Примером может служить извержение вулкана Тамбора в 1815 году, выбросившее около 150 км³ материала.

По характеру взаимодействия с водой

• Фреатические плинианские — когда магма контактирует с грунтовыми водами или водоёмами, вызывая дополнительные взрывы пара.
• Сухие плинианские — без значительного участия воды.

По типу магмы

• Андезитовые — характерны для островных дуг (например, вулкан Сент-Хеленс в 1980 году).
• Риолитовые — типичны для континентальных окраин (например, Йеллоустонская кальдера).

Примеры известных плинианских извержений

Извержение Везувия (79 год н. э.)

Произошло 24–25 августа 79 года н. э. в Кампании (Италия). Выбросило огромное количество пепла и пемзы, похоронившее под собой города Помпеи, Геркуланум, Стабии и Оплонтис. Высота эруптивной колонны достигала 32 км. Гибель населения была вызвана как удушьем от пепла, так и пирокластическими потоками. Извержение подробно описано Плинием Младшим и стало эталоном для данного типа.

Извержение вулкана Тамбора (1815 год)

Произошло на острове Сумбава (Индонезия) 10–11 апреля 1815 года. Относится к ультраплинианскому типу. Выбросило около 150 км³ тефры, высота колонны превышала 45 км. Извержение привело к гибели около 10 000 человек непосредственно и до 80 000 — от голода и болезней в последующие годы. Выброшенный в стратосферу диоксид серы вызвал глобальное похолодание — «год без лета» в 1816 году.

Извержение вулкана Кракатау (1883 год)

Произошло в Зондском проливе (Индонезия) 26–27 августа 1883 года. Плинианское извержение привело к разрушению самого острова и образованию цунами высотой до 40 м, унёсшего жизни более 36 000 человек. Звук взрыва был слышен на расстоянии до 5000 км, а пепел поднялся на высоту 80 км. Вулканическая пыль вызвала яркие закаты по всему миру в течение нескольких лет.

Извержение вулкана Сент-Хеленс (1980 год)

Произошло в штате Вашингтон (США) 18 мая 1980 года. Хотя извержение началось с бокового взрыва, основная фаза была плинианской, с колонной высотой до 25 км. Выброшено около 1,2 км³ материала. Погибло 57 человек. Извержение стало первым крупным вулканическим событием, которое детально изучалось с применением современных методов наблюдения.

Извержение вулкана Пинатубо (1991 год)

Произошло на острове Лусон (Филиппины) 15 июня 1991 года. Одно из крупнейших извержений XX века: высота колонны достигала 40 км, объём выброшенной тефры — около 10 км³. Извержение привело к значительному глобальному похолоданию (на 0,5 °C в среднем) из-за выброса 20 млн тонн диоксида серы. Благодаря своевременной эвакуации удалось спасти тысячи жизней, хотя погибло около 300 человек.

Влияние на климат и окружающую среду

Плинианские извержения оказывают существенное воздействие на климат Земли. Основной механизм — выброс в стратосферу диоксида серы (SO₂), который под действием солнечного света превращается в серную кислоту, образуя аэрозольные частицы. Эти частицы отражают часть солнечного излучения обратно в космос, вызывая временное похолодание в глобальном масштабе. Продолжительность эффекта составляет от одного до трёх лет, в зависимости от объёма выброса.

Кроме того, пепел и тефра могут вызывать кислотные дожди, загрязнение водных источников, а также уничтожение сельскохозяйственных угодий на больших площадях. В исторической перспективе плинианские извержения неоднократно приводили к массовому голоду и миграциям населения.

Мониторинг и прогнозирование

Современная вулканология уделяет большое внимание прогнозированию плинианских извержений. Основные методы включают:

• Сейсмический мониторинг — регистрация землетрясений, связанных с движением магмы.
• Геодезические измерения — наблюдение за деформацией земной поверхности (поднятие или опускание) с помощью GPS и спутниковой радарной интерферометрии.
• Газовый анализ — измерение состава и объёма вулканических газов (особенно SO₂ и CO₂), что позволяет оценить степень насыщения магмы.
• Спутниковое наблюдение — отслеживание тепловых аномалий и выбросов пепла.

Несмотря на достижения, точное предсказание времени и силы плинианского извержения остаётся сложной задачей. Например, извержение вулкана Сент-Хеленс в 1980 году было предсказано за несколько недель, но точный момент катастрофы не удалось определить.

Интересные факты

• Плинианские извержения могут происходить не только на Земле. На спутнике Юпитера Ио были зафиксированы подобные явления, выбрасывающие серу и диоксид серы на высоту до 300 км.
• Крупнейшее плинианское извержение в истории человечества — извержение вулкана Тоба около 74 000 лет назад, выбросившее около 2800 км³ материала и вызвавшее, по некоторым гипотезам, генетическое «бутылочное горлышко» у предков современного человека.
• В России плинианские извержения характерны для вулканов Камчатки и Курильских островов. Например, извержение вулкана Ключевская Сопка в 1994 году имело плинианскую фазу с высотой колонны до 15 км.

Источники

• Плиний Младший. «Письма» (Книга VI, письма 16 и 20).
• Вулканы. Под редакцией Р. В. Девиса. — М.: Мир, 1985.
• Sigurdsson, H. et al. Encyclopedia of Volcanoes. — Academic Press, 2000.
• Self, S. The Effects and Consequences of Very Large Explosive Volcanic Eruptions. — Philosophical Transactions of the Royal Society A, 2006.
• Global Volcanism Program, Smithsonian Institution.