Вулкан, спавший 100 000 лет, на самом деле никогда не был по-настоящему спокоен
Более 100 000 лет назад греческий вулкан Метана казался полностью потухшим. Ни лавы, ни взрывов, ни пепловых облаков. Он выглядел таким же неактивным, как многие современные вулканы. Однако международная исследовательская группа под руководством ETH Zurich восстановила подробную многотысячелетнюю историю этого вулкана и пришла к поразительному выводу: пока поверхность Метаны оставалась безмолвной, огромные объемы магмы неуклонно накапливались глубоко в его магматических камерах.
Чтобы раскрыть скрытую активность вулкана, ученые сосредоточились на крошечных минералах, называемых цирконами. Эти кристаллы формируются внутри магматических резервуаров в земной коре по мере остывания магмы и действуют как естественные капсулы времени, сохраняя информацию о том, когда и в каких условиях они росли. Как объясняет Оливье Бахманн, старший автор исследования и профессор вулканологии и магматической петрологии ETH Zurich, кристаллы циркона можно рассматривать как крошечные бортовые самописцы. Датировав более 1250 таких кристаллов, охватывающих 700 000 лет вулканической истории, ученые реконструировали внутреннюю жизнь вулкана с точностью и статистической мощью, которые были невозможны всего десятилетие назад. Результаты показывают, что вулканы могут «дышать» под землей тысячелетиями, так и не прорвавшись на поверхность.
Данные исследования показали, что магма под Метаной производилась почти непрерывно. Наряду с активными фазами извержений был один исключительно долгий спокойный период продолжительностью более 100 000 лет, когда извержений не происходило вообще. И что самое важное, именно в этот геологический промежуток времени рост цирконов достиг пика, что является явным свидетельством интенсивной магматической активности.
Исследователи сообщают, что магма, питавшая верхнюю камеру Метаны, была очень богата водой — гораздо больше, чем ожидалось, особенно в периоды бездействия. Мантия под вулканом находится под сильным влиянием материалов, уносимых вниз погружающейся тектонической плитой, включая океанические осадки и значительные количества воды. Этот процесс «гидратирует» мантию и делает производство магмы особенно эффективным. По мере подъема магмы через кору она становится насыщенной водой, и в ней образуются пузырьки. Водонасыщение запускает кристаллизацию, которая делает магму более вязкой и снижает ее подвижность. Используя физические и термодинамические модели, исследователи показали, что такая магма фактически замедляет собственный подъем. Как ни парадоксально, но чем больше поступает магмы на глубине, тем меньше может быть извержений, потому что магма становится слишком богатой водой и слишком кристаллизованной, чтобы достичь поверхности.
Ведущий автор исследования, вулканолог Рэзван-Габриэль Попа из ETH Zurich, поясняет, что ученые полагают, что многие вулканы в зонах субдукции могут периодически питаться особенно влажной примитивной магмой, что научное сообщество пока не до конца осознало. Такие так называемые «сверхводонасыщенные» расплавы могут быть гораздо более распространены в вулканах, связанных с субдукцией по всему миру, а Метана — отличный пример, где этот эффект был ясно продемонстрирован.
Самый важный и тревожный вывод исследования очевиден: длительный период вулканического молчания не означает, что вулкан потух. Напротив, это может сигнализировать о наращивании большой и потенциально более опасной магматической системы. Это имеет серьезные последствия для оценки вулканических рисков. Вулканы, которые не извергались десятки тысяч лет, часто маркируются как потухшие и получают мало внимания от систем мониторинга. Метана показывает, насколько рискованным может быть такое предположение, поскольку вулкан может оставаться спокойным тысячелетиями, незаметно накапливая энергию для будущего пробуждения. По словам профессора Бахманна, для органов власти по надзору за вулканами, например, в Греции, Италии, Индонезии, на Филиппинах, в Южной и Северной Америке, Японии и других странах, это означает необходимость переоценки уровня угрозы вулканов, которые были спокойны десятки тысяч лет, но проявляют периодические признаки магматической активности. Современные инструменты мониторинга, такие как измерения землетрясений, деформации грунта и выбросов газов, а также получение изображений недр геофизическими методами, могут помочь обнаружить эти скрытые процессы до того, как они перерастут в нечто опасное.
Исследование в журнале Geochemistry, Geophysics, Geosystems.