Влияние крупных вулканических извержений на климат Земли и крупные магматические провинции

Крупные взрывные извержения являются мощными геофизическими событиями с долгосрочным воздействием на глобальный климат. Вулканы, подобные горе Пинатубо или Тамбора, при извержении выбрасывают колоссальные объемы пепла и сульфатных аэрозолей непосредственно в стратосферу. Высокие ветры разносят эти частицы по всему земному шару, формируя устойчивый экран. Эти аэрозоли рассеивают солнечную радиацию обратно в космос, снижая количество энергии, достигающей поверхности, что приводит к ощутимому глобальному похолоданию.

В отличие от стратосферных частиц, пепел, задержанный в тропосфере, способен поглощать солнечный свет и вызывать локальное потепление, демонстрируя сложную зависимость климатического эффекта от высоты эмиссии. Побочным оптическим следствием таких извержений становятся аномально яркие и продолжительные восходы и закаты солнца по всему миру. Классическим примером служит извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году, выбросившее свыше 10 км³ материала.

Это извержение вызвало снижение средней глобальной температуры примерно на 0.5 °C на период до двух лет. Более масштабным историческим событием было извержение вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году, приведшее к «Году без лета» в 1816-м в Европе и Северной Америке. Оно вызвало глобальное похолодание более чем на 1 °C из-за плотной завесы стратосферного аэрозоля. Однако эти события меркнут по сравнению с крупными магматическими провинциями (КМП или LIPs).

Крупные магматические провинции (LIPs), или траппы, представляют собой величайшие вулканические события в истории Земли. Они формируют обширные покровы застывшей лавы — континентальные траппы или океанические плато. Их образование связано с быстрым излиянием миллионов кубических километров базальта через протяженные трещины в земной коре за геологически краткие сроки. Ключевой климатический эффект связан с сопутствующей дегазацией — массированным выбросом вулканических газов.

Выбросы диоксида серы (SO₂) могут вызывать кратковременные «вулканические зимы», а эмиссия двуокиси углерода (CO₂) — приводить к долгосрочному парниковому потеплению. Именно с продолжительной дегазацией КМП ученые связывают несколько массовых вымираний в истории планеты. Ярким континентальным примером служат базальты реки Колумбия на северо-западе США объемом ~210 000 км³.

Наиболее знамениты Деканские траппы в Индии, сформировавшиеся около 66 млн лет назад на границе мелового и палеогенового периодов. Их объем оценивается в 1.5 млн км³. Консенсус в научном сообществе указывает, что продолжительная дегазация этой провинции, совпавшая по времени с падением астероида Чиксулуб, стала ключевым фактором Мел-палеогенового вымирания, покончившего с эрой динозавров. Паводковый базальтовый вулканизм тесно связан с процессами рифтинга и распада континентов.

Так, Североатлантическая магматическая провинция (62-55 млн лет назад) сопровождала раскрытие Северной Атлантики. Провинции Парана-Этендека в Южной Америке и Африке (ок. 134-129 млн лет назад) связаны с формированием Южной Атлантики. В кайнозойскую эру Африканский рифт также сопровождался излияниями, например, в регионе Афар. Эти события являются поверхностным проявлением глубинных мантийных плюмов.

Не менее значимы подводные океанические плато, формирующие аномально толстую кору. Карибское океаническое плато изначально сформировалось в Тихом океане около 85 млн лет назад. Крупнейшим же является плато Онтонг-Ява в западной части Тихого океана. Его образование 122 и 90 млн лет назад было столь грандиозным, что привело к вытеснению океанской воды и глобальному подъему уровня моря. Расчеты показывают, что сопутствующая дегазация CO₂ могла повысить среднюю температуру планеты на 13 °C.

Таким образом, наиболее масштабные вулканические события, крупные магматические провинции, оказывали решающее влияние на климат, уровень моря и биосферу Земли на протяжении всей ее геологической истории. Их изучение позволяет понять механизмы прошлых климатических катастроф и дает ключи к оценке долгосрочных последствий современного изменения климата.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Тимоти Куски

Источник: Энциклопедия наук о Земле и космосе

Данные публикации будут полезны студентам и аспирантам геологических специальностей, профессиональным геологам-тектонистам, специалистам в области геодинамики и региональной геологии, а также всем, кто интересуется фундаментальными процессами формирования и эволюции земной коры.