Андрей Жуков. Извержение Святой Елены: природа против науки геологии

Вулкан Святой Елены (англ. Сент Хеленс) наиболее известен одним из самых катастрофических, зафиксированным на территории США. Извержение произошло 18 мая 1980 года, погибло 57 (по другим данным – 60) человек. Относительно большое количество жертв связано с тем, что извержение было редкого типа «направленный взрыв» (наподобие извержения Безымянной сопки 1956 года).

Вулкан высотой 2950 м находится в штате Вашингтон на западе Соединенных Штатов и относится к хребту Каскадные горы в составе Кордильер. входит в так называемое Тихоокеанское огненное кольцо, включающее вулканы и эпицентры возможных землетрясений. В марте 1980 года в зоне этой горы начались десятки ощутимых сейсмических толчков и газообразные выбросы из жерла, которые усиливались весь апрель. Поскольку выход из жерла был перекрыт пробкой застывшей лавы, магма скапливалась под куполом и давление росло каждый день.

18 мая 1980 года в 8-30 утра земля под вулканом содрогнулась особенно сильно – это было землетрясение, имевшее магнитуду M=5,1. Раздался оглушительный взрыв и произошел крупнейший из исторически известных в США оползней-обвалов. Вся северная часть «макушки» горы объемом 2,8 куб. км (13% от объема конуса) откололась и моментально сошла вниз, оставив огромную брешь. В результате вулкан стал ниже примерно на 400 м, а кратер сильно увеличился, достигнув 2–4 км в диаметре и 0,64–1,5 км в глубину.

Вулкан Св. Елены до и после извержения

Началось извержение, при котором из вновь сформированного кратера было выброшено более 4,2 куб. км материала – пепла, лавы, пемзы, вулканических бомб, обломков скальных пород. Дым и пепел достигали в атмосфере высоты 24 тыс. м, и все это длилось без перерыва около 9 часов (на следующий день извержения повторялись, но слабее). По подсчетам ученых, энергия, выделенная вулканом, была эквивалентна примерно 20 тысячам атомных бомб, сброшенных на Хиросиму. Пик горы исчез, а вместо него появился амфитеатр с отвесными 600-метровыми стенами и бесплодной местностью под ним (в геологии такой тип рельефа называют «бедленс»), площадь в 600 км² выгорела до состояния лунного ландшафта.

Из склона горы вырвался поток горячих газов, а из конуса вертикально вверх взметнулась туча пепла, достигая 25 км в высоту. В городе, расположенном в 400 км от вулкана, видимость днём упала до 3 метров, а в 145 км от Св. Елены выпал слой пепла толщиной до 12 сантиметров. В меньшем количестве пепел выпал в 10 соседних штатах (на расстояниях до 600 км от вулкана). Туча пепла обогнула земной шар за 11 дней. Это влияло на атмосферу планеты и окрашивало закаты.

Во многих местах штата Вашингтон из-за набившегося в детали высоковольтных линий пепла было нарушено электроснабжение. Из-за того же пепла и плохой видимости были закрыты многие аэропорты, автомобильные и железные дороги на сроки до 2 недель и более. С дорог и взлетно-посадочных полос аэродромов пришлось убрать 1,8 млн куб. м пепла.

Фургон с двумя телами внутри стоит в 12-ти километров от вулкана

Селевый слой в 2 метра в нескольких километрах от вулкана

Глубокие овраги вокруг вулкана заполнились пеплом и обломками, 76-метровая толща материала выросла в ложе озера Спирит. Река, которая текла по северному и северо-западному склонам горы, была погребена под 45 м отложений. Волна давления от взрыва «уложила» в районе северного рукава реки Таутл 200 кв. км леса. В этом районе погибло 5000 чернохвостых оленей, 200 медведей, 1500 лосей, все птицы и мелкие млекопитающие. Всего же, как было подсчитано позже, лес был повален на площади 600 км².

Основной селевой поток с первоначальной скоростью 250 км/ч прошёл на юго-запад по рекам Таутл и Каулиц, разрушив по дороге 200 зданий, 27 мостов, 24 км железных дорог и 28 км автомагистралей. Селевой поток образовал несколько новых озер, перекрыв реку Таутл и её притоки. Сель оставил в реке Каулиц более 28 млн куб. м наносов.

Мост, который лежал над рекой Таутл практически полностью сгорел при извержения вулкана

Несмотря на катастрофические последствия и человеческие жертвы, извержение Св. Елены предоставило ученым массу совершенно новых материалов и свежих геологических фактов, поставивших под сомнения целый ряд укоренившихся постулатов геологической науки.

1.Вулкан изменился до неузнаваемости в течение 9 часов. Гора Св. Елены была признана самой красивой в Каскаде пиков. Конусообразная, покрытая снегом, она возвышалась над лесистыми глубокими оврагами с кристально чистым озером к северу от нее.

2.В последующие пять месяцев после извержения вулкана, было сформировано два каньона из грязи и пирокластических потоков, что образовало дренажи на 2,4 х 3,2 км кратера. Первоначальный дренаж, Каньон Степ, около 220 футов глубиной. К востоку от него находится Каньон Лувит. Оба каньона прорезались через 30-и метровую толщу горных пород.

Каньон глубиной 43 метра в верховьях рек Норт Форк и Таутл-Святая Елена

Небольшие речки сейчас протекают через каждый из каньонов. Типичным эволюционным объяснением является то, что небольшая речка постепенно формирует каньон в течение огромного количества лет. В данном случае было зафиксировано, что каньоны были сформированы быстро; затем ручьи начали протекать через них. Новая гидросистема включила в себя три каньона глубиной 30-40 м. Один из них получил прозвище “Маленький Гранд Каньон в Таутле” потому что это была 1/40 масштабная модель Гранд Каньона. В учебниках прописано, что наиболее грандиозный каньон в мире – Гранд Каньон, был сформирован потоком эрозии более чем за 100 миллионов лет. Сейчас ученые, которые специализируются по геологической эрозии верят, что он был сформирован быстро, подобно этим каньонам на горе Св. Елены.

3. Бедленды сформировались за пять дней. Топография бедлендов (бедленд возникает в результате размыва-эрозии глиняных пород ветром и сезонными ливневыми потоками) хорошо изучена на примере штата Южная Дакота. Такие процессы происходит там, где обломочный материал был эрозирован в районах выхода скальных пород. Результатом таких землеобразований является то, что вода в течение веков вымывает обломочные материалы, оставляя возвышающиеся каменные образы.

4. Горизонтальные геологические слои сформировались в течение трех часов. 12 июня 1980 года повторное взрывное извержение образовало более 8 м последовательных наслоений, что изумило геологов. Формирование последовательных наслоений традиционно требует огромного количества времени; однако свыше сотни наслоений накопилось в основном, между 9 и 12 часами ночи. Пирокластические потоки, волнами неслись из кратера вниз по направлению к северному склону, каждая сметая в долину различные слои перемешанной породы. Частицам, размером от одного 2 см до метра толщиной, для образования слоев потребовалось от нескольких секунд до нескольких минут. Американский геолог Стивен Остин описал эти пирокластические потоки как жидкие, подобные цементному раствору, состоящему из мелких вулканических обломков. Они двигались вниз по склону горы со скоростью урагана, оставляя отложения с температурой около 1800 градусов по Цельсию. Можно было предположить, что каждое отложение будет гомогенезировано и тщательно перемешано. Удивительно, но эти высокоскоростные тестообразные потоки раскаленного пепла и пемзы разделялись на крупные и мелкие частицы безупречно определяя слои. Подобные процессы позже были смоделированы в лабораторных условиях. Подобные тонкие слои имеются в песчаниках Тапитс в Гранд Каньоне. Традиционная теория гласит, что они были сформированы медленным и продолжительным отложением осадков в течение долгих лет. И раствор, содержащий газ, который сформировал слои на горе Св. Елены и раствор, содержащий воду, который сформировал слои Тапитс, следуют одним и тем же законам физики. Извержение вулкана Св.Елены показало, что такие образования могут быть сформированы очень быстро.

5. Речная система сформировалась за девять часов. В результате оползня, происшедшего 18 мая, река и фривэй, ведущий к озеру Спирит, были погребены, в среднем, на 50 метров. Также были погребены другие протоки в районе 37 км² верхней долины Таутл и была заполнена пойма долины. В течение 22 месяцев не было подъездных путей, ведущих к Тихому Океану. Затем 19 мая 1982 года извержение растопило огромный пак снега, что накопился в кратере во время зимы. Воды, перемешанные с обломочным материалом на склонах горы, создавали громадный поток грязи. За 9 часов поток грязи заполнил объединенную систему дренажей на большей части долины, и возобновил путь к Тихому Океану.

6. Затонувшие бревна всего за десять лет стали похожи на многолетние затопленные леса. Миллионы деревьев были смыты в озеро Спирит в день основного извержения. Год за годом они становились заболоченными и шли ко дну. Густые корни бревен составляют сейчас 10%. Эти бревна пошли ко дну в вертикальном положении и их корни стали покрываться продолжительными осадками, смываемыми в озеро. Это создало впечатление, что деревья росли и погибли там, где они были отложены, один лес поверх другого в течение долгого периода времени. Такие образования найдены и в других местах США, например, Спесимен Ридж в Национальном Парке Йелоустоун. Там геологи нашли леса, “привившиеся” на 27 различных отложениях горного хребта и, в результате, они выглядели как 27 последовательно выросших лесов. Пояснительная надпись у подножия Спесимен Ридж выражает их заблуждение. В ней говорится: “27 отчетливых отложений окаменевшего леса, что процветал 50 миллионов лет назад, погребен внутри вулканической породы, составляющей гору”. Сегодня эта надпись убрана. Ученые осознали, что явление озера Спирит объясняет Спесимен Ридж. Деревья плавали по озеру, становились заболоченными и шли ко дну через какой-то период времени, создавая видимость множества лесов, что растут один на другом. Образование 50 миллионов лет могло быть сформировано всего за несколько лет.

7. Доктор Стивен Остин написал свою докторскую диссертацию в Университете Пенсильвании, используя новую модель образования каменного угля, базирующуюся на его изучении каменно-угольного бассейна в штате Кентукки. В то время геологи использовали модель болотного торфа для объяснения образования каменного угля за период более чем 100 лет. Остин отстаивал убеждение, что объяснение не соответствует истине потому, что каменный уголь имеет крупную текстуру подобно коре, а не мелкую, как болотный торф. Болотный торф состоит из корневого материала, а каменный уголь – нет. Болотный торф залегает в слоях почвы, а уголь – чаще всего в каменных отложениях. Не известно случаев, когда болотный торф преобразовался бы в уголь. Извержение гора Св. Елены выбрасило огромное количество растительности в озеро Спирит, включая миллионы бревен. Доктор Остин обнаружил в озере бревна, с которых кора была содрана. Дно озера было покрыто слоем коры толщиной в 1 метр, смешанной с другой растительностью и осадками. До сих пор материал остается лежать как просто медленно гниющая растительность. Но если катастрофа обеспечит нужным количеством тепла и давления, материал быстро превратится в уголь. Исследования доктора Остина свидетельствуют о том, что идея образования каменного угля, требующая миллионов лет, вызывает серьезные сомнения.

Фотограф Роберт Ландсбург в течение двух месяцев наблюдал за просыпающимся вулканом. 18 мая он занял свой наблюдательный пост примерно в 6 км от вершины, сделал уникальную серию снимков извержения, погибнув при этом

После взрыва вулкана, по всей видимости, здраво оценив, что шансов на спасение от облака пепла у него уже не будет, Ландсбург остался на месте и продолжал фотографировать вулкан и извержение до тех пор, пока что-то мог снять. После чего перемотал плёнку в кассету, убрал фотоаппарат в рюкзак, который положил под себя для лучшей защиты. В таком виде его тело было обнаружено под слоем пепла семнадцать дней спустя. Плёнка в фотоаппарате не пострадала и была проявлена, а снимки с неё помогли геологам получить более точную картину извержения…

Кроме Лансбурга при извержении погибли вулканолог Дэвид Джонстон, оператор Рейд Блэкберн, еще нескольких ученых, лесорубов, шахтеров, группа американских йогов, искавших «место силы», легкомысленные туристы (не послушавшиеся объявления об эвакуации). Ранения и увечья получило еще больше людей. Хорошо еще, что извержение произошло в воскресенье и вокруг горы работало мало лесорубов и других рабочих.

Вплоть до 2008 года вулкан Св. Елены продолжал иногда извергаться, но с меньшей силой. Да и теперь есть многочисленные научные свидетельства того, что его жизнь как действующего вулкана далеко не закончилась.