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.

Верхний горизонт вулканических осадков (верхняя тефра) достигает наибольшей толщины также вблизи Санторина. В колонке, расположенной в 130 км к юго-востоку от вулкана, толщина его превышает 2 м. Карта на рис. 9 показывает, что пепел, составляющий этот горизонт, достигал берегов Африки, Малой Азии и Балканского полуострова, чтобы отложиться там слоем, превышающим 1 мм. Максимальное расстояние, на которое переносился пепел верхней тефры, составляло практически не более 700 км. В местах его наибольшего скопления обнаружено, что пепловый слой верхней тефры состоит из шести горизонтов — трех крупнозернистых и трех тонкозернистых с резкими контактами между ними. Это указывает на то, что верхний пепловый слой образовался вследствие трех последовательных извержений Санторина, из которых первое было наиболее сильным и пеплообильным.

Вулканические извержения часто выбрасывают пепел на высоту около 50 км. Дальнейшее его распространение зависит в первую очередь от направления и скорости высотных ветров. Проанализировав воздушные токи в восточной части Средиземноморья, Д. Нинкович и Б. Хейзен пришли к следующему выводу: распределение материала нижней тефры свидетельствует о его переносе ветрами высокой скорости, что указывает на извержение вулкана в зимнее время.

Верхняя тефра отлагалась в условиях более низких скоростей ветра. Это согласуется с метеорологической схемой летних северо-западных пассатных ветров, имеющих относительно низкие скорости.

Детально изучив обнаруженные в колонках грунта раковины микроорганизмов, а также определив радиоуглеродным методом абсолютный возраст слоев, расположенных выше и ниже пепловых горизонтов, Д. Нинкович и Б. Хейзен заключили, что отложение нижней тефры произошло еще в доисторическое время (не менее чем 25 тыс. лет назад). Верхний пепловый горизонт оказался значительно моложе. Хотя наблюдается довольно большой разброс цифр, все же несомненно, что верхняя тефра образовалась менее 5 тыс. лет назад.

Время возникновения верхней тефры может быть сейчас датировано и точнее. Безусловно, образование верхнего пеплового горизонта вызвано извержением Санторина, а оно датируется достаточно надежно путем определения абсолютного возраста по изотопу углерода 14С в куске дерева, найденного под 30-метровой толщей пепла. Заметим, что пеплы с кальдеры Санторина и из верхнего слоя донных отложений Восточного Средиземноморья совершенно идентичны. Извержение Санторина, сопровождавшееся образованием кальдеры, произошло 3370±100 лет назад. Значит, это грандиозное событие относится приблизительно к 1400 г. до н.э.

Исследование донных отложений Восточного Средиземноморья и изучение геологического строения Санторинского архипелага позволяют достаточно полно восстановить последовательность извержений этого вулканического аппарата.

Вулкан Санторин необычайно молод (конечно, в геологическом значении этого слова). Он возник всего 100 — 200 тыс. лет назад, т.е. уже в четвертичном периоде, на месте древней суши, существовавшей в области Эгейского моря в течение многих сотен миллионов лет. Наверное, прошло около 100 тыс. лет, прежде чем на месте глубинной трещины, рассекавшей земную кору, начали формироваться вулканические конусы. Общее погружение древнеэгейской суши во второй половине четвертичного периода привело к тому, что подножие будущего вулкана погрузилось ниже уровня моря и он стал островом. Однажды магматический канал оказался закупоренным застывшей лавой, как пробкой. Газы и расплавленная лава, поднимавшиеся с глубин в десятки километров, скопились в жерле вулкана почти у самой земной поверхности. Когда давление газов превысило прочность горных пород, раздался взрыв. Вулкан раскололся, и огромные массы пара и газов вырвались наружу, подняв на высоту 30—40 км огромные количества пепла. Свидетелем этого извержения и является слой нижней тефры, обнаруженный океанологическими экспедициями. Выход из недр Земли на дневную поверхность огромных объемов лав, пепла и газов привел к образованию обширных пустот под вулканом, что вызвало обрушение прилегавших к вулкану участков земли. Это было приблизительно 25 тыс. лет назад.

После взрыва обычно наступает обрушение кровли подземной полости, откуда была выброшена эмульсия магмы. Возникшая воронкообразная впадина с изрезанными краями стала именоваться кальдерой (в переводе с испанского — котел). Впервые этот термин применительно к вулканам употребил 150 лет назад известный немецкий ученый-геолог Л. фон Бух. Он так назвал огромный вулканический кратер на острове Пальме Канарского архипелага. Вот что писал Л. фон Бух об этом кратере: «Перед путешественником открывается бездна во всем ее величии. Едва ли где-нибудь в другом месте можно найти такую же ужасную пропасть. Середина кальдеры достигает 2257 футов в высоту; еще много выше находится подножие крутых скал, которые дают обрывы более чем в 4000 футов. Где же можно видеть что-либо подобное? Где величественные скалы окружают такую котловину?» [Цит. по: Лучицкий И.В. Основы палеовулканологии. М., 1970]

С тех пор кальдерами стали именовать и все крупные отрицательные формы вулканического рельефа.

X. Вильямс разделяет кальдеры на четыре главные группы: 1) взрывные; 2) образующиеся вследствие обрушения; 3) смещенные от взрыва и обрушения; 4) эрозионные. Наиболее распространена вторая группа, куда относятся кальдеры вулканов Кракатау, Катмай, Килауэа.

Эксплозивная (взрывная) кальдера образуется в результате взрыва. Примером может служить возникновение в 1888 г. кальдеры вулкана Бандая в Японии. После тысячелетнего перерыва в течение минуты произошло до 20 взрывов. Было выброшено более 1 км³ породы. Вершина и значительная часть северного склона вулкана были разрушены, возникла подковообразная впадина площадью 3,5 км². Внутри образовавшегося амфитеатра обнаружилось испускающее пары жерло вулкана в виде трещины, через которую поступал раскаленный материал.

Иначе образуется кальдера обрушения. Камера, где накапливалась взрывная эмульсия, в отличие от эксплозивной, находилась глубже. Такие магматические очаги расположены на сравнительно небольшой глубине: под Везувием — 6 км; Килауэа — 4; Михара — 4—5; Авачей — 3—5 км; радиус такого магматического очага — до 3 км, объем — около 100 км³.

После взрыва и опорожнения камеры происходило обрушение кровли. Кальдеры этого типа больше по размерам и образуются они при самых сильных взрывах.

Новый цикл извержения Санторина начался в центре образовавшейся кальдеры. Постепенное заполнение ее вулканическими лавами привело к возрождению острова. Сначала возникли небольшие вулканические островки (Акротини, Лумарави, Фанари) на юге древней кальдеры. Затем центр активности сместился на север — возник крупный остров Тира с высотой вулканического конуса около 1600 м.

Постепенно большой остров сросся с малыми островками, расположенными южнее. После достаточно сильного извержения, давшего мощные накопления пемзы, вулкан Тира угас. Лишь на самом севере продолжал жить вулкан Перистер. В это время на западе вырос еще один крупный конус — вулкан Симандир, завершивший формирование всего вулканического острова.

Перед катастрофой, образовавшей верхнюю тефру, Санторин представлял сложную группу сросшихся друг с другом вулканических конусов, расположенных преимущественно по его периферии. Как была устроена до катастрофы центральная часть Санторинского архипелага, нам доподлинно не известно. После катастрофы возникла кальдера обрушения и большая часть острова рухнула в воду (рис. 10). Возможно, внутренняя часть Санторинского архипелага и до катастрофы частично представляла собой лагуну или же равнинную территорию, образовавшуюся за счет сноса вулканических продуктов с вулканической горной цепи, обрамлявшей остров. По крайней мере, такое допущение представляется более вероятным, чем предположение, что всю центральную часть Санторинского архипелага занимал вулканический конус. В пользу такой точки зрения свидетельствует анализ вулканических выбросов, непосредственно предшествовавших катастрофе. Мы сейчас знаем, что извержение, сопровождавшееся образованием современной кальдеры Санторина, не было мгновенным. Геологические наблюдения свидетельствуют, что первые проявления вулканизма не предвещали катастроф. Интенсивность постепенно возрастала. X. Рекк подразделяет накопившиеся в процессе извержения выбросы пемзы на три слоя. Нижняя, «розовая», пемза извергалась при более низкой температуре. Характер распределения ее толщины и размеров зерен позволяет предположить, что в период ее образования действовали одна или несколько жерловин в северной части острова. Средняя группа слоев пемзы, встреченная на юге и на востоке Тиры, отличается резко выраженной неправильной слоистостью. Тонкий материал плохо отсортирован и сложно переслаивается с грубым. Это указывает на серию слабых и умеренных взрывных извержений, разделенных спокойными интервалами. Отсутствие обломков древних лав свидетельствует об активности прежних жерл.

Выброс огромных масс богатой газами магмы неизбежно вызвал обрушение кровли подземного резервуара. Процесс этот мог начаться еще во время извержений, но сильнее всего проявился вскоре после их окончания.

Анализируя причины образования кальдеры Санторина, Рекк обратил внимание на то, что общий план кальдеры в первом приближении имеет форму прямоугольника, что указывает на определяющую роль в ее образовании разломов меридионального и широтного направления. Многие частные конусы расположены по краям этого параллелограмма. Далее Рекк отметил округлые овалы на ее краях, образующие зубчатый характер линии обрушения. Центры многих дугообразно изогнутых ниш совпадают с жерлами прежних вулканов. Отсюда исследователь сделал вывод, что удаление магмы из-под вулканических конусов вызвало появление кольцевых трещин. Вероятно, каждый из конусов Санторинского архипелага располагался под единым обширным куполом, прикрывавшим сверху магматический резервуар. Общее опускание уровня магмы в резервуаре должно было вызвать обрушение кровли. Это обрушение скорее должно было начаться под отдельными частными конусами, где вес кровли был больше. Обрушению кальдеры способствовало также значительное число радиальных и диагональных разломов.

Форма дна кальдеры Санторина, по мнению X. Вильямса, имеет типичные черты провального, а не взрывного происхождения. На дне не обнаружено воронкообразных впадин. Подводный выступ, ограниченный двумя параллельными разломами, разделяет кальдеру на две части: более глубокую северную и более мелкую южную. В обеих впадинах прослежены также радиальные рвы, ограниченные разломами.

Минойское извержение не было последней страницей в истории Санторина. Вулкан молчал 1200 лет. Потребовалось время, чтобы на глубине под ним скопились новые порции лавы и газов. Но вот в 197 г. до н.э. Санторин заговорил вновь. В центре его кальдеры показался над поверхностью воды остров Палеа-Каймени. Началось новое заполнение кальдеры вулканическим материалом. М. Неймайр писал, что с этого времени наблюдался ряд грозных извержений, которые иногда вызывали появление новых островов, скоро опять бесследно пропадавших, а иногда способствовали увеличению размеров Палеа-Каймени. Так, например, в 726 г. этот остров увеличился в объеме, а в 1457 г. часть его была разрушена. После периода покоя, продолжавшегося 847 лет, извержение случилось в 1573 г., после которого выдвинулся остров Микро-Каймени. Подводное же извержение в 1650 г. вне кольцевого вала вблизи Санторина образовало мель Колумба. Необычайно сильный вулканический процесс происходил в центре кольца в 1707 г.; он не прерывался в течение пяти лет и послужил причиной возникновения Неа-Каймени — самого большого из внутренних островов группы. Период покоя продлился затем до января 1886 г., когда началось извержение, давшее начало последнему периоду деятельности вулкана: 26 января 1886 г. стали катиться камни с древнего конуса Неа-Каймени; 30 января количество камней увеличилось. Жители острова заметили, что во многих местах бухты вода стала заметно теплее, чем прежде. Скоро из воды поднялись облака паров, распространявшие запах серы. На следующий день пар стал вырываться из воды с шумом, часто слышался легкий подземный гул. В это же время неподалеку от бухты появилась в земле трещина. Ощущалось слабое, но продолжительное трясение земли, вследствие чего многие дома в деревушках архипелага дали трещины. Перепуганные жители, ища спасения, перебрались на самый большой из островов — Тиру.

1 февраля вулканическая деятельность усилилась, а около полудня посредине бухты показалась из воды черная зубчатая скала, окутанная белым паром, давшая начало острову Георгиос, который 5 февраля присоединился к Неа-Каймени. Ночью над возникшим островом видно было красное зарево. Температура воды в море продолжала повышаться. Так, у острова Неа-Каймени она поднялась до 46°, а около только что возникшего острова достигла 84° С.

13 февраля после сильного подводного гула на поверхности воды показался еще один остров, названный Афроэсса. Наконец, 20 февраля подводное извержение достигло максимума. На Георгиосе раздался ужасный взрыв. Огромный столб пепла и пара поднялся на высоту нескольких сотен метров, а вылетавшие из моря раскаленные куски лавы поднимались вверх не менее чем на 500 м.

Скоро возник третий остров, который затем составил одно целое с Афроэссой. На протяжении мая выдвинулись острова Майонизи. Извержения продолжались в течение года, причем периоды усиления вулканической деятельности чередовались с периодами относительного затишья. Затем наступил относительный покой, но в ослабленном виде вулкан продолжает действовать и до настоящего времени.

Все извержения Санторина, известные в историческое время, описывались как катастрофические для населения, жившего на этом вулканическом архипелаге. Излияния лавы и сильные взрывы газов часто сопровождались цунами, вызывавшими сильные разрушения на берегах Эгейского моря.

Подчеркнем, что самое сильное (минойское) извержение Санторина не было известно ни в классическую эпоху, ни в средние века. Лишь изучение геологического строения острова Тиры, начатое в конце прошлого века, да недавние океанологические исследования в Восточном Средиземноморье позволили установить это грандиозное геологическое явление.