Извержение горы Пэктусан , стратовулкана на границе Северной Кореи и Китая, также известного как Чанбайшань, [1] произошло в конце 946 года н. э. [2] [3] Это событие известно как Извержение Тысячелетия или извержение Тяньчи . [4] Это одно из самых мощных вулканических извержений в истории человечества ; ему присвоен класс не ниже VEI 6. [5] [6] [7 ]
Извержение выбросило около 13–47 кубических километров [5] [6] [7] магмы (эквивалент плотной породы) и образовало кальдеру , в которой сейчас находится озеро ( Heaven Lake ). Извержение имело две фазы, каждая из которых включала выпадение плинианского пепла и пирокластический поток, а также извергало магмы, которые были различны по составу. [8] В среднем 5 см (2,0 дюйма) плинианского пепла и ко- игнимбритового пепла покрыли около 1 500 000 км 2 (580 000 кв. миль) Японского моря и северной Японии. [9] [10] Этот слой пепла был назван «пеплом Baegdusan-Tomakomai» (B-Tm) [9] и является ценным маркерным горизонтом для корреляции региональных осадочных архивов в Японском море и вокруг него. Извержение Миллениум было одним из крупнейших и самых мощных извержений за последние 5000 лет, наряду с минойским извержением Тиры , извержением Хатепе озера Таупо (около 230 г. н. э.), извержением озера Илопанго в 431 г. н. э. , извержением вулкана Самалас близ горы Ринджани в 1257 г. и извержением вулкана Тамбора в 1815 г.
Слой пепла извержения является бесценным маркерным горизонтом для датирования и сопоставления региональных и глобальных осадочных архивов, поскольку свидетельства извержения обнаружены по всему Японскому морю. Поэтому время этого извержения было одним из наиболее интенсивно изучаемых предметов в вулканологии горы Пэктусан до ее окончательного заселения в конце 946 г. н. э.
Точная радиоуглеродная дата извержения Миллениума была получена путем получения многочисленных радиоуглеродных измерений по пням деревьев, которые были повалены и обуглены во время извержения. Эти радиоуглеродные измерения были подогнаны к калибровочной кривой, чтобы ограничить дату в пределах 938–946 гг. н. э. Дальнейшие ограничения на дату были получены, когда в одном из пней, поваленных извержением, был идентифицирован основной всплеск углерода-14 774–775 гг. н. э. ( событие Мияке ). Ровно 172 кольца были подсчитаны между этим событием Мияке 774–775 гг. н. э. и краем коры, что подразумевает, что дерево погибло в 946 г. н. э. Эта дата подтверждает полученную из модели возраста ледяного керна Гренландии. Осколки комендитового и трахитового вулканического стекла с химическими отпечатками, связанными с извержением Миллениума, были обнаружены в ледяном керне Гренландии, и их положение соответствует дате 946–947 гг. н. э. Пень дерева с сохранившимися кольцами и событие Мияке 774–775 гг. н. э., а также идентификация слоя тефры в точно датированных ледяных кернах Гренландии указывают на однозначную дату извержения Миллениума — 946 г. н. э.
Несколько метеорологических явлений, зафиксированных в древней Корее и Японии в середине X века, могли быть вызваны извержением Тысячелетия. « Нихон Кирьяку» ( Японская хроника ):
19 февраля 944 года н. э., около полуночи, наверху раздались сотрясающие звуки.
Другая похожая, но более поздняя запись из «Корёса» ( «История Корё» ) описывает громкие беспорядки во дворце в Кэсоне :
В первый год правления императора Чонджона (946 г. н. э.) зазвучали небесные барабаны. В тот год небо грохотало и кричало, была амнистия.
Кэсон находится примерно в 470 км от вулкана Пэкту, на таком расстоянии, на котором извержение Тысячелетия могло быть слышно. Кроме того, в «Истории храма Хынбокса» ( Annals of Kōfukuji ) записано особенно интересное наблюдение в Наре , Япония: [11]
Вечером 3 ноября 946 года н. э. белый пепел падал мягко, как снег.
«Белый пепел», возможно, был белым, комендитовым , первым этапом пеплопада B-Tm. [11] Три месяца спустя, Dai Nihon Kokiroku ( Старые дневники Японии ) и Nihon Kiryaku ( Японские хроники ) оба задокументировали громкое возмущение в тот же день: [11]
7 февраля 947 года н. э. в небе раздался звук, похожий на раскат грома.
Хронология ледяных кернов [12] и датирование годичных колец деревьев позволяют чрезвычайно точно датировать до точного календарного года любую глубину льда в нашей эре или любое годичное кольцо дерева практически без неопределенности возраста. Риолитовые и трахитовые осколки вулканического стекла с химическими отпечатками магмы тысячелетия были найдены на глубине льда, датируемой точно 946–947 гг. н. э., эффективно подтверждая, что извержение произошло в течение последних 3 месяцев 946 г. н. э. [12] [13]
Дальнейшее подтверждение пришло из исследований колец дерева из субфоссильной лиственницы, которая была поглощена и убита во время первоначального взрывного извержения. Дерево было живым и зафиксировало атмосферные химические изменения во время крупного всплеска углерода-14 в 774 г. н. э . Между этим событием и самым внешним кольцом находится ровно 172 кольца, что означает, что дерево погибло в 946 г. н. э. Это дает однозначную дату Извержения Тысячелетия. [2]
Обширные исследования осадочных отложений извержения Миллениума показали, что извержение имело две фазы, обе из которых привели к обширному выпадению тефры и пирокластических потоков. [10] [14] Первая фаза началась с плинианского извержения, которое привело к образованию широко распространенной комендитовой тефры, за которой последовали несваренные пирокластические потоки и волны . После перерыва неизвестной продолжительности вторая фаза привела к образованию трахитовых агглютинатов и спаянных пирокластических потоков и отложений волн.
Первая фаза началась со стабильной колонны плинианского извержения, которая, по оценкам, достигла высоты 30–40 км [7] и произвела широко распространенный слой светлоокрашенных пемзовых осадков. [7] Затем слой пемзовых осадков немедленно перекрывается, без сопутствующего возникновения, на что указывает отсутствие переслаивания , массивными пирокластическими потоками, которые покрыли площадь 2000 км 2 (770 квадратных миль) со средней толщиной 5 м (16 футов) и достигли расстояния до 50 км (31 миля). Эти пирокластические потоки были образованы обрушением колонны плинианского извержения. Ко-игнимбритовый слой пепла, образовавшийся в результате вымывания во время пирокластического потока, перекрывает пирокластические потоки, представляя собой самые верхние отложения этой фазы извержения. Состав магмы этой фазы был преимущественно комендитовым и отчетливого светло-серого цвета. Массовая скорость извержения на этом этапе оценивается в 1-4 × 10 8 кг/с. [7] На основании исторических записей о выпадении белого пепла в Наре предполагается, что первая фаза могла начаться 2 ноября 946 г. н. э.
До сих пор ведутся споры о том, какие пирокластические продукты были выброшены во время второй фазы, и был ли значительный период покоя между первой и второй фазой. Во многих местах непирокластические материалы или эрозия разделяют продукты извержения первой и второй фазы, что указывает на перерыв в извержении.
В отличие от первой фазы, эта фаза началась с пульсирующих извержений из неустойчивых колонн, характеризующихся частыми обрушениями колонн, откладывая множественные единицы падения тефры чередующегося цвета и перемежающиеся с сопутствующими пирокластическими потоками от обрушения колонн. В этой фазе распознается до семи единиц падения. Осадки также откладывались в виде высокотемпературных агглютинатов, покрывающих внутреннюю стенку кальдеры. Пирокластические потоки этой фазы заполнили палеодолины во всех направлениях в радиусе 20 км (12 миль) от кальдеры. Самая верхняя часть отложений второй фазы также представляет собой слой ко-игнимбритового пепла. Было широко распространенное рассеивание пепла, связанное с этой трахитовой фазой, [9] [10] и моделирование предполагает, что шлейф извержения простирался более чем на 30 км в высоту, а массовая скорость извержения была больше 10 8 кг/с. [7]
На основе проксимальной и дистальной толщины отложения было подсчитано, что объем выпадений составил от 13,4 до 37,4 км3 эквивалента плотной породы (DRE) магмы, а объем пирокластического потока плотности (PDC) составил около 6,2-7,8 км3 DRE . [6] Эти оценки показывают, что общий объем извержения составил от 40,2 до 97,7 км3 , что соответствует 17,5-42,5 км3 магмы DRE (используя плотность отложения тефры 1000 кг/м3 и плотность магмы 2300 кг/м3 ) . Модели рассеивания тефры недавно использовались с толщинами выпадений тефры из обеих фаз, чтобы ограничить параметры извержения и объемы двух отдельных фаз. [7] От 3 до 16 км 3 (наилучшая оценка 7,2 км 3 ) магмы DRE было рассеяно первой комендитовой фазой и от 4 до 20 км 3 (наилучшая оценка 9,3 км 3 ) во время второй трахитовой фазы извержения. [7] Если объемы PDC рассматривать с этими обновленными объемами выпадений, общие объемы составляют около 23 км 3 магмы DRE — аналогично количеству материала, удаленного из сооружения для образования кальдеры. [7 ]
Крупные извержения вулканов могут выбрасывать в атмосферу большое количество летучих веществ и аэрозолей , что приводит к вулканической зиме и изменениям окружающей среды. [15]
Количество летучих веществ, высвобождаемых при извержении, таких как фтор , хлор и сера , оценивалось путем взятия количества летучего элемента, растворенного в магме, когда она кристаллизовалась, и вычитания количества, все еще находящегося в магме, когда она извергалась. Тела магмы часто оказываются захваченными в кристаллах во время кристаллизации, образуя расплавные включения, которые анализируются для определения исходной концентрации летучих веществ. Оставшееся количество летучих веществ, растворенных в расплаве, устанавливается путем анализа матричного стекла – магмы, закаленной при извержении. Затем разница в летучем элементе между MI и матричным стеклом умножается на объем расплава, чтобы оценить количество летучих веществ, выбрасываемых в атмосферу. [15]
Содержание фтора, хлора и серы в стеклах MI и матрицы было измерено для комендитовой магмы, извергнутой на первых этапах извержения. [16] [17] [18] [19] Используя эти средние содержания летучих в стекле MI и матрицы в сочетании с объемом комендитовой магмы (3-17 км3 DRE ), выброс летучих составил от 5 до 30 Tg S, 6-32 Tg F и 2-15 Tg Cl. [7] Содержание фтора и хлора в стеклах MI и матрицы охватывает аналогичный диапазон, что позволяет предположить, что расплавы, вероятно, не были насыщены ни одним из элементов, и потеря этих летучих фаз могла быть незначительной. [7] Низкий выход S согласуется с записями ледяных кернов, которые оценили нагрузку S в ~2 Тг на основе записи сульфата неморской соли [20] и ограниченного воздействия климата, зафиксированного в палеоэкологических и палеоклиматических косвенных данных [2]
Считается, что извержение Тысячелетия привело к выбросу огромной массы летучих веществ в стратосферу , что, вероятно, привело к значительному изменению климата во всем мире, хотя более поздние исследования показывают, что извержение Тысячелетия вулкана Пэктусан могло ограничиться региональными климатическими эффектами. [21] [5] [13] [12] Однако в 945–948 гг. н. э. наблюдались некоторые метеорологические аномалии, которые могут быть связаны с извержением Тысячелетия. [22] Считается, что это событие вызвало вулканическую зиму .
41 ° 59'35 "N 128 ° 04'37" E / 41,9931 ° N 128,0769 ° E / 41,9931; 128,0769