Кальдера Кикай у берегов Японии — место крупнейшего в голоцене извержения вулкана

Рис. 1. Остров Иодзима, расположенный на юге Японского архипелага, образовался в результате одного из извержений вулканической системы кальдеры Кикай

Рис. 1. Остров Иодзима (Iōjima), расположенный на юге Японского архипелага, образовался в результате одного из извержений вулканической системы кальдеры Кикай. Изображение с сайта en.wikipedia.org

Японские ученые провели детальное исследование подводной кальдеры Кикай, расположенной в южной части Японского архипелага. Авторы оценили объемы выброшенного вулканического материала (332–457 км3) и доказали, что произошедшее здесь 7300 лет назад извержение было крупнейшим в голоцене (то есть за последние 11 700 лет). Они смогли воссоздать последовательность грандиозного вулканического события и определить три направления движения потоков вулканического пепла и обломков — в атмосфере, по дну моря и вдоль кромки воды.

В южной части Японского архипелага, особенно на островах Кюсю и Сикоку, приповерхностный слой почвы содержит большое количество тефры — вулканического материала, осевшего на землю после извержения. У местных земледельцев этот весьма плодородный слой известен как Акахойя (Kikai-Akahoya Volcanic Ash).

Исследования, проведенные в 1970-х годах, показали, что тефра Акахойя — продукт крупного извержения вулканической системы кальдеры Кикай (см. Kikai Caldera), расположенной на дне Тихого океана в 100 км к югу от острова Кюсю (H. Machida, F. Arai, 1978. Akahoya Ash — A Holocene Widespread Tephra Erupted from the Kikai Caldera, South Kyushu, Japan). Находящиеся здесь небольшие острова Иодзима (Iōjima) и Такешима (Takeshima) являются выступами края кальдеры и образовались в результате извержений, предшествовавших ее заложению. При этом вулкан Ио (Mount Iō) на острове Иодзима действует до сих пор (рис. 1, 2).

Рис. 2. Контуры кальдеры Кикай

Рис. 2. Контуры кальдеры Кикай с краевыми островами Иодзима (Iōjima) и Такешима (Takeshima). Изображение с сайта en.wikipedia.org

По геологическим данным, первый эпизод крупных извержений в вулканической системе кальдеры Кикай имел место примерно 140 тысяч лет назад (извержение Коабияма), второй — 95 тысяч лет назад (извержения Нагасе). Но самым мощным стало третье извержение — Акахойя, произошедшее 7300 лет назад. Вулкан Кикай выбросил тогда от 300 до 500 км3 вулканического материала, что позволяет отнести это извержение к классу колоссальных — 7 баллов из 8 по шкале вулканической активности (VEI). Мир от наступления вулканической зимы спасло тогда только то, что извержение было подводным и значительную часть пепла задержала толща воды.

Для сравнения, извержения с индексом VEI 8 баллов (мегаколоссальные) характерны только для супервулканов и происходят в среднем раз в 100 тысяч лет. Крупнейшим в четвертичном периоде считается извержение супервулкана Тоба на острове Суматра в Индонезии, которое произошло около 75 тысяч лет назад. Объем выброшенного им материала составил около 2800 км3 тефры. Сила самого мощного за последние годы извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в январе 2022 года оценивается в 5 баллов VEI (см. новость Извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай может привести к «вулканическому лету», «Элементы», 26.09.2022).

Ученые высказывали предположение, что извержение Акахойя, вероятно, было крупнейшим в голоцене — современной геологической эпохе, начавшейся после завершения последнего оледенения примерно 11,7 тысяч лет назад. Однако для окончательного заключения не было точных данных. Также до сих пор не были известны подлинные масштабы этой грандиозной природной катастрофы.

Недавно японские ученые из Центра исследовании дна океана Университета Кобе опубликовали в журнале Journal of Volcanology and Geothermal Research результаты детального исследования подводных вулканических отложений вокруг кальдеры Кикай. Авторы впервые точно оценили масштаб извержения Акахойя.

В ходе морской экспедиции на учебном судне Fukae Maru, принадлежащем Университету Кобе (рис. 3), авторы провели сейсмологические исследования, а также отобрали пробы отложений вокруг кальдеры Кикай. Сейсмические профили, выполненные с помощью метода отраженных волн, позволили построить геологические разрезы толщи вулканогенно-осадочных пород на глубину нескольких сотен метров с разрешением 3 метра.

Рис. 3. Учебное судно Fukae Maru

Рис. 3. Учебное судно Fukae Maru. Фото с сайта eurekalert.org

В процессе исследования ученые подтвердили единое происхождение вулканических отложений на дне океана и ближайших островах. Анализ их распределение вокруг места извержения проясняет взаимодействие между пирокластическим потоком и водой, а также позволяет воспроизвести историю события.

По мнению авторов, извержение началось с мощного выброса обломков и пепла. Затем последовала плинианская фаза (названная в честь древнеримского ученого Плиния Старшего, погибшего при наблюдении за извержением Везувия 79 года н. э.), во время которой имела место серия продолжительных выбросов под большим давлением фрагментированной лавы и пемзы в виде газово-пепловой смеси. Кульминацией стал объемный пирокластический поток, который частично распространился по дну моря, а частично в виде эруптивной колонны (см. Eruption column) — столба игнимбритов (спекшихся частиц вулканического стекла, пепла, обломков пемзы и мелких кристаллов) и тефры — был выброшен в атмосферу. Тефровое облако накрыло территорию площадью более 2,8 млн км2. Объем пеплового материала в пересчете на твердую породу составил более 370 км3. Для сравнения, выбросы двух предыдущих этапов не превышали 45 км3 (рис. 4).

Рис. 4. Карта распространения тефровых отложений извержения Акахойя

Рис. 4. Карта распространения тефровых отложений извержения Акахойя, произошедшего 7300 лет назад. Красная точка — кальдера Кикай (Kikai Caldera); сиреневый контур — отложения пирокластического потока (Koya pyroclastic flow deposits); оранжевый — ареал распространения тефровых отложений (Kikai-Ah ash-fall deposits); изолинии показывают мощность пепловых слоев (0–20–30 см). Изображение с сайта en.wikipedia.org

Закончилась плинианская фаза обрушением эруптивной колонны. Гигантский столб раскаленной тефры рухнул в радиусе первых сотен метров от центра извержения, породив пирокластический поток (зона, отмеченная сиреневым на рис. 4). Анализ обломков показал, что первоначальная лава имела риолитовый и дацитовый состав, то есть относилась к производным гранитной магмы.

Так как центр вулкана находился под водой, извержение Акахойя в целом имело характер фреатического (парового) взрыва (или серии взрывов) из-за мгновенного высвобождения пара при контакте раскаленной магмы с водой. В результате образовалась двойная кальдера. Внешняя ее часть имеет размер 24×19 км, внутренняя — 17×15 км. Глубина кальдеры — от 200 до 600 м (рис. 5).

Рис. 5. Физическая карта поверхности суши и морского дна в районе кальдеры Кикай

Рис. 5. Физическая карта поверхности суши и морского дна в районе кальдеры Кикай (Kikai Caldera). Внутренняя и внешняя части кальдеры (Inner rim и Outer rim) отмечены сплошной белой линией. Тонкие черные линии — сейсмические профили; цветные линии с номерами — сейсмические профили, по которым были построены геологические разрезы; зелеными и желтыми звездочками — места отбора кернов пирокластических пород. Справа — шкала глубин и высот. Рисунок из обсуждаемой статьи в Journal of Volcanology and Geothermal

Механизм распространения пирокластических потоков на суше достаточно хорошо изучен. Однако, как ведет себя насыщенная газом движущаяся масса пепла и пемзы под водой, до сих пор практически ничего не было известно. Исследователи детально изучили характер распространения вулканического материала на площади около 4500 км2 вокруг центра извержения и построили карту мощностей подводной пирокластической толщи (рис. 6). По оценкам авторов, на изученной площади осело от 133 до 183 км3 пемзы и пепла.

Рис. 6. Карта мощностей подводных пирокластических отложений

Рис. 6. Карта мощностей подводных пирокластических отложений, связанных с извержением Акахойя, вокруг кальдеры Кикай. Рисунок с сайта eurekalert.org

Проанализировав текстуру и характер обломков подводной пирокластической толщи, авторы пришли к выводу, что она формировалась из мутьевого (взвесевого) потока, аналогичного тому, который формирует турбидиты. Разница заключается в том, что турбидитные потоки обычно сползают вниз по склону за счет гравитационной энергии, а подводный пирокластический поток разреженной плотности, движимый энергией извержения, не только легко распространяется по горизонтали, но и, как выяснилось, может преодолевать большие расстояния даже вверх по склону при уклоне до 3о.

Построив модель извержения Кикай-Акахойя, исследователи установили, что помимо подводного пирокластического потока и мощного выброса в атмосферу облака тефры, был еще третий поток тонкого пирокластического материала (преимущественно игнимбритов), распространившийся вдоль поверхности воды до ближайших островов (рис. 7).

Рис. 7. Общая схема извержения Кикай-Акахойя

Рис. 7. Общая схема извержения Кикай-Акахойя: Caldera collapse — обрушение кальдеры; Formation of pyroclastic flow — формирование пирокластического потока; Interaction between pyroclastic flow and water — взаимодействие между пирокластическим потоком и водой; Eruptive column — Эруптивная колонна; Wide spread tephra — обширное тефровое облако в атмосфере; Pyroclastic flow across the sea surface — пирокластический поток, распространяющийся вдоль поверхности воды; Density current (flow in the seawater) — плотное течение (пирокластический поток, растекающийся по морскому дну). Рисунок с сайта eurekalert.org

Распределение объемов обломочного вулканического материала по потокам следующее. На долю подводного вулканического потока приходится примерно 71 км3. Приповерхностные игнимбриты составляют около 5 км3. Основная часть — 249–374 км3 — содержалась в верховом облаке тефры. Таким образом, общий объем пирокластического материала в районе кальдеры Кикай составляет 325–450 км3, что, несомненно, делает произошедшее здесь 7300 лет назад извержение крупнейшим вулканическим событием голоцена.

Источник: Satoshi Shimizu, Reina Nakaoka, Nobukazu Seama, Keiko Suzuki-Kamata, Katsuya Kaneko, Koji Kiyosugi, Hikaru Iwamaru, Mamoru Sano, Tetsuo Matsuno, Hiroko Sugioka, Yoshiyuki Tatsumi. Submarine pyroclastic deposits from 7.3 ka caldera-forming Kikai-Akahoya eruption // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2024. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2024.108017.

Владислав Стрекопытов


18
Показать комментарии (18)
Свернуть комментарии (18)

  • olegov  | 06.05.2024 | 11:22 Ответить
    судя по данным https://elementy.ru/kartinka_dnya/867/Klimaticheskaya_klyushka
    извержение не отразилось на климате, так после 7500 до 6900 шло вообще потепление, но и далее до 4500 температура не падала практически
    Ответить
  • antiximik  | 06.05.2024 | 12:41 Ответить
    Мир от наступления вулканической зимы спасло тогда только то, что извержение было подводным и значительную часть пепла задержала толща воды.
    Ахахахах! Прям прочувствовал тонкую душевную организацию... Чтобы, значит, каждое второе (публикуемое) извержение - "уже почти! уже почти!" - начало вулканическую зиму... (Только постоянно что-то мешается..)
    С этим могут соревноваться разве что приземления астероидов - там каждый первый так и норовит или массово стереть с этого глобуса кучку каких-нибудь видов, или запустить миллионнолетнюю активизацию тектонических сдвигов и вулканической активности данного глобуса (со всеми вытекающими..). :з
    Ответить
  • olegov  | 06.05.2024 | 13:16 Ответить
    На долю подводного вулканического потока приходится примерно 71 км3. Приповерхностные игнимбриты составляют около 5 км3. Основная часть — 249–374 км3 — содержалась в верховом облаке тефры.
    Мир от наступления вулканической зимы спасло тогда только то, что извержение было подводным и значительную часть пепла задержала толща воды.
    по данным выше это 16-22% было задержано водой, для значительного как то не дотягивает, ну хотя бы половина.
    Ответить
    • nal > olegov | 06.05.2024 | 20:50 Ответить
      А то, что поднялось столбом в клубах пара, выпало с дождем в ближайшей округе (см. рис. 4)
      Ответить
      • olegov > nal | 07.05.2024 | 10:09 Ответить
        если это так то так и надо писать, мол выбросы в атмосферу были связаны парами воды, но есть сомнения, при таких взрывах никакая вода не попадает в облако, потому что не успевает банально, к тому же размеры выброса на рис. 4 подобны с выбросам от наземного Тора на Санторине, что намекает что никакого влияния воды не было.
        Ответить
        • nal > olegov | 07.05.2024 | 15:25 Ответить
          Так как центр вулкана находился под водой, извержение Акахойя в целом имело характер фреатического (парового) взрыва (или серии взрывов) из-за мгновенного высвобождения пара при контакте раскаленной магмы с водой. В результате образовалась двойная кальдера.
          Ответить
  • olegov  | 06.05.2024 | 13:53 Ответить
    Самое крупное извержение, зарегистрированное человеком, объем которого составил около 150 км3, произошло на вулкане Тамбора в Индонезии в 1815 г. Эта катастрофа привела к существенному понижению температуры во всем Северном полушарии
    Основная часть — 249–374 км3 — содержалась в верховом облаке тефры.
    Вот опять. 150 км3 привело к существенному похолоданию, а вдвое большее 311 км3 (в среднем) судя по графику температуры ни к какому долгосрочному похолоданию не привело. Значит эффект от данного выброса носит краткосрочный эффект считанные годы.
    Ответить
    • 945lea > olegov | 07.05.2024 | 12:21 Ответить
      Что опять? От извержения вулкана Тамбора 1815-го года существенное похолодание длилось не больше пары лет: 1816 был знаменитым "годом без лета", для 1817-го уже не отмечено особого холода, а 1818 и вовсе был заметно жарче обычного (данные по погоде в Лондоне). И естественно, на графике, охватывающем тысячелетия ни подобный, ни даже в несколько раз более долгий эпизод, заметны не будут.
      Ответить
      • olegov > 945lea | 08.05.2024 | 10:12 Ответить
        я и пишу про это, что никакой "вулканической зимы" не было бы
        Ответить
  • olegov  | 06.05.2024 | 13:59 Ответить
    Владислав Стрекопытов
    Владислав если владеете тематикой не могли бы продолжить статью про уменьшение льдов Арктики.

    Вот в 2012 г была алармистская статья льды арктики уйдут к 2030 г
    https://elementy.ru/novosti_nauki/431896/Ploshchad_ldov_Severnogo_Ledovitogo_okeana_sokratilas_do_nebyvalogo_minimuma/t1549629/Aleksey_Gilyarov
    некоторые авторы полагают, что полного освобождения Арктики от льда на поверхности океана можно ожидать уже к 2030 году.
    Между тем минимум площади льдов в 3,5 млн.км2 с 2012 года так и не был побит и 2023 г показывает 4,3 млн.км2.

    Как я понимаю темп таяния явно изменился и вышел на новое плато в связи с чем алармистские прогнозы надо признать несостоятельными.
    Ответить
    • erwins > olegov | 06.05.2024 | 17:09 Ответить
      Я все надеялся на пальмы на белом
      Ответить
      • dark > erwins | 06.05.2024 | 23:55 Ответить
        Не падайте духом, в байкале крокодилы будут, обязательно будут
        Слово бакалавру естественных наук (иноагент № 245):
        https://www.youtube.com/watch?v=HCQBWNCgcyw
        Ответить
    • kbob > olegov | 07.05.2024 | 05:52 Ответить
      У многих есть хобби - экстраполировать! https://xkcd.ru/605/
      Ответить
      • olegov > kbob | 07.05.2024 | 10:21 Ответить
        так в той статье честная экстраполяция без всяких левых предположений давала 2080 год, но в статье было от 2050 до 2030, что попахивает откровенной подтасовкой данных. Как бы после 2012 тренд явно сменился по ощущениям с выходом на плато, поскольку минимум 2012 года за 11 лет так и не повторился более. Вполне это все бьется с тем что по ощущениям и потепление где то с 2010 года остановилось. Даже откидывая статьи в журналах просто по зимам видно последние 4 зимы устойчиво в москве -27 достигается, хотя до этого много зим была до -23. Плюс холоднючее лето 2017, морозный май который год. Вышли на некоторый уровень на ступеньку и теперь на ней топчемся.
        Ответить
    • olegov > olegov | 07.05.2024 | 18:37 Ответить
      якобы очень повезло что взрыв был подводный иначе бы наступила вулканическая зима, что явно не так
      Ответить
  • olegov  | 07.05.2024 | 12:09 Ответить
    Владислав Стрекопытов
    обновил данные с той статьи по летним минимумом площади льда
    2012 3,5
    2013 5,1
    2014 5,2
    2015 4,4
    2016 4,1
    2017 4,6
    2018 4,9
    2019 4,3
    2020 3,8
    2021 4,8
    2022 4,8
    2023 4,3
    вырисовывается четкое плато, линия тренда параллельна оси времени с величиной 4,5 млн.км2 . Конечно если добавлять падение предыдущих наклон появится некоторый наклон вниз, но если их смотреть вырисовывается четкая ступенька около 7,5 млн.км2 до 90-х годов, потом падение до 2012 и новая ступенька. При таких данных рисовать тренд вниз это глубокое непонимание методов обработки данных. Совершенно непонятно насколько долго продлиться данная ступенька и насколько ниже будет следующая. Если говорить про существующую тенденцию то после окончания данной ступеньки допустим через 10 лет будет падение в течении еще 20 лет на 3 млн или на 40%, что на период 2050-2070 даст значение льдов от 1,5 до 2,7 (на 3 или на 40%) то есть ни о каком исчезновении льдов летом в ближайшее время говорить нельзя по честному анализу графика.
    Ответить
  • Наукообраз  | 09.05.2024 | 20:52 Ответить
    Любопытно, а какое вулканическое событие вызвало текущее, не побоюсь этого слова -- "катастрофическое" похолодание в средней полосе РФ?.. ))
    Ответить
  • UNV  | 10.05.2024 | 20:46 Ответить
    По правилам японо-русской транскрипции Поливанова, Takeshima — это Такэсима, а не Такешима. Вообще же, у этих островов много названий — они спорные между Японией и Южной Кореей.

    Эти территориальные споры, кстати, добавляют обертона в данное исследование. Вполне вероятно, что японское исследовательское судно кроме чисто научного интереса ищет аргументы для того, чтобы приписать острова к Японии.
    Ответить
Написать комментарий

Последние новости


Новый вид мегарапторов Joaquinraptor casali
Патагонский мегараптор с крокодильей лапой в зубах может многое рассказать об эволюции своей клады

Зебры
Зачем зебрам полоски?

Молодые завацефалы бодаются
В Монголии найден древнейший и самый полный скелет пахицефалозавра

Аккреционный диск
Форму аккреционного диска вокруг черной дыры можно определить по поляризации его рентгеновского излучения



Элементы

© 2005–2025 «Элементы»