Когда вулкан проснется! Новое исследование показало, что долго спящие вулканы могут извергаться быстро и взрывоопасно

Это ключевые вопросы при оценке вулканической опасности, которые также могут привлечь внимание к вулканам, которые кажутся спящими. Даже находясь в тихой, спящей фазе, вулкан может быстро активизироваться, и его извержение может представлять ранее неизвестную угрозу для окружающей местности. Новое исследование венгерских ученых помогает определить признаки такого извержения.

Команда из Университета Эётвёш Лоранд, Института географии и наук о Земле и Исследовательской группы вулканологии HUN-REN-ELTE в сотрудничестве с другими учеными из Европы изучала Чиомадул, самый молодой вулкан в Карпато-Паннонском регионе.

Используя интегрированные данные высокого разрешения по текстуре минералов и химическому составу, они количественно определили условия эволюции магмы, реконструировали архитектуру субвулканического магматического резервуара, охарактеризовали постоянную кристаллическую массу и пополняющуюся магму, вызывающую извержения, и объяснили, почему вулканическая активность в последний активный период приняла преимущественно взрывной характер.

Чиомадул: типичный долго спящий вулкан.

История извержения вулкана Чиомадул была ранее раскрыта исследовательской группой с помощью U-Th-Pb-He геохронологии крошечного кристалла циркона. Саболч Харанги, профессор и руководитель исследовательского проекта, говорит, что «за почти миллион лет жизни вулкана было несколько длительных периодов покоя, но даже после десятков тысяч, а иногда и более 100 000 лет покоя, вулканическая эруптивная активность начиналась вновь».

Самый значительный вулканизм произошел за последние 160 000 лет: лавовые купола извергались в период между 160 000 и 95 000 лет назад, а затем, после более чем 30 000 лет затишья, извержения возобновились 56 000 лет назад.

Барбара Скалл, доктор философии, студентка ELTE, изучает самые молодые продукты извержения. «Они образовались в результате более опасных, взрывных извержений по сравнению с предыдущим активным эпизодом. Поэтому важно знать, что вызвало такое изменение в стиле извержения», — говорит она. Последние извержения вулкана произошли 30 000 лет назад, и с тех пор вулкан находится в состоянии покоя.

Произведение в жанре петродетектив

Причины извержений вулканов и процессы, определяющие стиль извержений, скрыты в породах, образовавшихся в ходе вулканической активности. Их можно выявить путем детального изучения минералов, образующих породу. Исследовательская группа определила химический состав всех минеральных фаз, часто с высоким разрешением, от кристаллического ядра до края, в пемзах, образовавшихся во время взрывного вулканизма от 56 до 30 000 лет назад.

Затем они критически оценили результаты различных методов расчета температуры кристаллизации, давления, окислительно-восстановительного состояния, состава расплава и содержания талой воды для количественной оценки условий магмы и определения того, как эти кристаллы были включены в извергающуюся магму. Это помогло разгадать архитектуру системы магматических резервуаров, процессы, приводящие к извержениям, и объяснить взрывные извержения.

Ключ к взрывным извержениям

Ключевым игроком в этом петродетективном исследовании стал минерал амфибол. «Многие элементы могут проникать в кристаллическую решетку амфибола, но замещение элементов строго контролируется условиями магмы», — объясняет Барбара Скалл.

Химический состав амфибола в пемзе Чомадул сильно варьирует даже в одном образце. Некоторые амфиболы представляют низкотемпературный, высококристаллический магматический резервуар на глубине 8-12 километров, но большинство было перенесено в этот неглубокий магматический резервуар более высокотемпературными пополняющими магмами, поступающими с больших глубин.

«По сравнению с предыдущим периодом извержения, сформировавшим лавовый купол, эти свежие магмы пополнения содержали амфиболы с различным составом, что означает, что эти магмы были немного другими, и это могло сыграть важную роль в том, почему извержение стало взрывным», — отмечает Харанги». .

«Мы выявили несколько амфиболов с химическим составом, не встречающимся в вулканических породах из других вулканов», — добавляет Череп в качестве важного вывода исследования. Они интерпретировали такие амфиболы как раннюю фазу кристаллизации ультраводных магм, и эти богатые водой пополняющиеся магмы могли сыграть ключевую роль в инициировании взрывных извержений.

Состав внешней бахромы кристаллов и оксидов железа и титана дал информацию о состоянии магмы непосредственно перед извержениями. Постдокторант Мате Семереди, другой ведущий автор исследования, говорит: «Состав оксидов железа и титана выравнивается в течение нескольких дней при изменении состояния магмы; они указывают на то, что извергнутая магма имела температуру 800-830 градусов по Цельсию и была окислена».

Значение вулкана Чомадул

В настоящее время вулкан Чомадул не подает признаков пробуждения. Однако данное исследование также указывает на то, что реактивация может произойти быстро, в течение нескольких недель или месяцев, если она будет подпитываться горячей водосодержащей магмой. Количественные петрологические исследования вулканов важны для реконструкции структуры субвулканического магматического резервуара и условий хранения магмы, что также может помочь нам в прогнозировании извержений для лучшего понимания предэруптивных сигналов.

«Это исследование является новым в том смысле, что оно проводится на давно спящем вулкане, и в результате вулкан Чомадул привлекает все большее внимание международного сообщества, — говорит Саболч Харанги. Это помогает подчеркнуть, что, помимо примерно 1500 потенциально активных вулканов на Земле, давно спящие вулканы также могут представлять ранее не признаваемую опасность, особенно если под ними все еще находится расплавленная магма».