Вулканология как наука напрямую связана с сейсмологией, ведь подавляющее большинство активных вулканов находится в сейсмически нестабильных зона Земли. Поэтому, эту статью с полным правом можно было бы озаглавить «Новости вулкано-сейсмологии», во многих статьях об изучении вулканов, больших или малых, рассказывается и о сейсмических причинах или последствиях извержений. Так или иначе, но 2 статьи из нашего сегодняшнего «вулканологического» обзора касаются и сейсмологии.
Статью о сейсмических причинах извержения вулканов Ключевской группы на Камчатке опубликовали в журнале Nature Geoscience ученые из Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН. На основе своих научных наблюдений за вулканами Ключевской, Безымянный и Плоский Толбачик, об изучении которых мы уже рассказывали дважды (в октябре 2015 и августе 2016 гг.), группа ученых под руководством Николая Шапиро, доктора геолого-минералогических наук, ведущего научного сотрудника ИВиС ДВО РАН и лаборатории сейсмологии Института физики Земли в Париже, выяснила, что длиннопериодные глубинные землетрясения, связанные с накоплением флюидов в магматическом очаге, вызывают приповерхностные землетрясения непосредственно под самими вулканами, которые, в свою очередь и становятся предвестником близкого извержения.
Схема развития процесса, запускающего извержения вулканов Ключевской группы. Источник: http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/fig_tab/ngeo2952_F3.html
Согласно интерпретации данных, выполненной исследователями, давление из общего для Ключевской группы вулканического очага с глубины около 30 километров передается на поверхность примерно за 2–3 месяца.
«Точно предсказать, когда произойдет извержение вулкана после активизации глубинного очага нельзя. Можно лишь приблизительно сказать, что если на его глубине наблюдается увеличение активности длиннопериодных землетрясений, то можно ожидать, что через несколько недель или месяцев произойдет активизация верхней части вулканической системы с возможными извержениями», — отмечает в интервью пресс-службе ФАНО Николай Шапиро.
В январе этого года мы уже писали о том, что ученые предсказывают скорое извержение супервулкана Флегрейских полей в Италии. К сожалению, этот прогноз подтверждает и статья, опубликованная в журнале Nature Communications коллективом авторов из Великобритании и Италии. Они также проводили исследования в пилотной скважине, пробуренной на первой стадии проекта глубинного бурения в кальдере Флегрейских полей, и на площади самой кальдеры и выяснили, что напряжение в земной коре не сбрасывается после каждого эпизода поднятия, приводя систему к первоначальному ненапряженному состоянию, а последовательно накапливается от эпизода к эпизоду.
Постепенное накопление напряжения и хрупких деформаций в кальдере Флегрейских полей за последние 50 лет. Источник: https://www.nature.com/articles/ncomms15312/figures/2
Ученые применили новую модель поведения упруго-хрупких пород и установили, что небольшие опускания после значительного подъема земной поверхности не приводят к восстановлению первоначального литостатического равновесия, а деформация полностью не компенсируется. Такая накопленная деформация постепенно переводит всю систему из упругого в квазиупругое, а затем и хрупкое состояние. Наличие большого количества микроразломов и трещин приводит к разрушению массива горных пород над магматическим очагом и создает благоприятные условия для нового извержения.
«Изучая растрескивание и движение грунта на Флегрейских полях, мы полагаем, что он может подойти к критической стадии, когда дальнейшая микросейсмичность увеличит вероятность извержения, и необходимо, чтобы власти были готовы к этому», — рассказывает ведущий автор статьи Кристофер Килбёрн (Christopher Kilburn) из Университетского колледжа Лондона, — «Мы не знаем, когда и приведет ли эта долгосрочная микросейсмичность к извержению, но Флегрейские поля следуют тенденции, которую мы наблюдали при тестировании нашей модели на других вулканах … Мы приближаемся к прогнозированию извержений вулканов, которые были спокойными для поколений используя детальные физические модели для понимания того, как развивается предшествующая микросейсмичность».
Последняя статья из нашего сегодняшнего обзора вышла также в журнале Nature Communication. Она написана международным коллективом из США, Австралии, Германии и Индонезии и приводит результаты изотопных исследований, проведенных в окрестностях супервулкана Тоба. Об этом вулкане мы тоже уже неоднократно рассказывали в последнее время (см. «Супервулканы и супервулканизм» и «По мнению ученых причиной суперизвержений является вода»), где рассматривали его с геодинамической и геохимической точки зрения.
Одной из важных стадий супервулканизма является восстановление магматического, изостатического и литостатического равновесия после очередного катастрофического извержения. На этой стадии происходит поднятие дна кальдеры, сопровождаемое дальнейшими извержениями, созданием гидротермальной и геотермальной систем и рудообразованием. С помощью сочетания методов 238U–230Th неравновесия, (U–Th)/He датирования цирконов и 14C определения возраста осадков озерных отложений из кальдеры ученым удалось восстановить детали истории извержения и последующего подъема дна образовавшейся кальдеры. Кроме того, оказалось, что вулкан Синабунг, расположенный в 40 километрах к северо-западу от Тобы и активный в настоящее время, обнаруживает сходные значения изотопных соотношений 87Sr/86Sr и имеет перекрывающуюся историю кристаллизации цирконов в отличие от других вулканов Суматры. Такие данные свидетельствуют в пользу единого глубинного магматического очага этих двух вулканов, а значит и огромности его размеров.
Карта района кальдеры вулкана Тоба и места отбора проб. Источник: https://www.nature.com/articles/ncomms15248/figures/1
«Супервулканы живут миллионы лет, за это время может произойти несколько суперизвержений», — объясняет Шанака де Сильва (Shanaka de Silva), вулканолог из Университета штата Орегон и соавтор статьи, — «Между этими извержениями они не умирают. Ученые давно подозревали, что извержения продолжаются после первоначального извержения, но нам впервые удалось получить точный возраст таких извержений».
«Наши данные предполагают, что недавнее и продолжающееся извержения вулкана Синабунг является частью процесса восстановления системы Тобы после суперизвержения», — добавляет Адонара Муцек (Adonara Mucek), ученица де Сильва и ведущий автор статьи.
PS Интересно, что все эти статьи вышли практически одновременно, с максимальных разрывом всего в 3 дня.
Информационная служба ВСЕГЕИ
Источники: http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo2952.html,
http://fano.gov.ru/ru/press-center/card/?id_4=38102,
https://www.nature.com/articles/ncomms15312,
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-05/ucl-cfv051217.php,
https://www.nature.com/articles/ncomms15248
и http://oregonstate.edu/ua/ncs/archives/2017/may/new-study-documents-aftermath-supereruption-and-expa...
