Ученые изучили анатомию грозного «вулкана-зомби»

Спутниковые радарные снимки Утурунку — самой высокой горы на юго—западе Боливии, сделанные более двух десятилетий назад, показали, что силы, действующие внутри вулкана, подняли, а затем опустили область вблизи вершины шириной около 150 километров, придав ей форму сомбреро, рассказывает CNN. Недавно ученые более внимательно изучили Утурунку, чтобы понять, являются ли продолжающиеся деформации и другая активность признаками того, что дремлющий вулкан, возможно, просыпается.

Объединив спутниковые данные с анализом сейсмической активности и компьютерными моделями того, как горные породы реагируют на различные нагрузки, исследователи составили более четкую картину внутренней “анатомии” Утурунку и выявили причину его неспокойствия. О своих выводах они сообщили в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Извержения вулканов обычно происходят, когда магма под вулканом попадает в подповерхностные карманы, называемые магматическими камерами, а затем выходит на поверхность через вентиляционные отверстия и трещины, поясняет CNN. Извержения становятся более взрывоопасными, когда магма становится толще, задерживая газы, так что давление растет, а затем внезапно высвобождается, с силой выталкивая магму в виде лавы.

Но, согласно исследованию, в случае Утурунку этого не было. Скорее всего, магма, газы и соленые флюиды взаимодействовали в гидротермальной сети — системе, деятельность которой до конца не изучена, — вызывая оглушительный грохот вулкана.

Под Утурунку на глубине примерно 10-20 километров залегает обширный резервуар магмы, называемый Альтиплано-Пунийским магматическим телом

Протяженность его составляет около 200 километров, и это самое крупное из известных активных магматических тел в земной коре. Предыдущие исследования указывали на активную гидротермальную систему, связывающую магматический резервуар и горный хребет выше, но было неизвестно, как магма и флюиды взаимодействуют внутри этой сети.

Используя сигналы от более чем 1700 сейсмических событий, произошедших в период с 2009 по 2012 год, ученые получили изображения неглубокой земной коры под Утурунку с высоким разрешением. Они также зафиксировали электрические и гравитационные сдвиги под землей, а также изменения в химическом составе горных пород, выявив невиданные ранее детали системы каналов под вулканом и внутри него, по которым циркулирует геотермально нагретая жидкость.

Исследователи обнаружили, что по мере того, как магматическое тело нагревало подземную жидкость и выделяло газы, газ и жидкость мигрировали вверх и собирались в камерах под вулканическим кратером. Их движение через Утурунку вызывало землетрясения, высвобождало пар и деформировало породу вулкана, вызывая подъем поверхности примерно на 1 сантиметр в год, рассказывает CNN.

Внутренняя динамика Утурунку не только объясняет его активность, но и позволяет предположить, что этот зомби не оживет в ближайшее время, комментирует соавтор исследования доктор Майк Кендалл, профессор и заведующий кафедрой наук о земле Оксфордского университета.

“Мы не наблюдаем, чтобы сейсмичность усиливалась. Плохим признаком было бы увеличение сейсмичности, а затем сейсмичность, которая начинает мигрировать с большой глубины на гораздо меньшие глубины — обычно это указывает на то, что магма находится в движении”, - сказал Кендалл CNN.

“Мы не наблюдаем ничего подобного, - подчеркивает он. – Похоже, что вулкан просто дегазируется, выпускает пар и успокаивается”.

По словам геолога доктора Бенджамина Эндрюса, директора Глобальной программы по изучению вулканизма в Национальном музее естественной истории Смитсоновского института в Вашингтоне, использование множества методов было ключевой частью изучения подземной структуры Утурунку.

По отдельности методы изучения сейсмической активности, химии и физики горных пород “дали бы интересные, но несколько неоднозначные результаты”, - сказал Эндрюс, который не принимал участия в исследовании. В совокупности эти методы указывают на гидротермальную систему, а не на выброс магмы как причину активности Утурунку, и дают представление о взаимодействии между магмой, породой и жидкостью под вулканами.

“Это исследование важно для понимания вулканов, гранитных пород, рудных тел и формирования континентальной коры, - отмечает Эндрюс. – Также важно понимать, что некоторые вулканы могут быть достаточно активными, "но не обязательно готовыми к извержению”.

За десятилетия Глобальная программа по вулканизму зафиксировала около 50 вулканов-зомби возрастом более 12 000 лет, но моложе 2,6 миллиона лет. По словам соавтора исследования доктора Мэтью Притчарда, профессора геофизики Корнельского университета в Нью-Йорке, признаками их активности являются “в основном геотермальные объекты, такие как горячие источники и фумаролы (отверстия, через которые выходят горячие газы)”.

Поскольку Утурунку является одним из многих десятков вулканов-зомби, которые ученые отслеживают по всему миру, новые данные могут помочь определить, какие из них подвержены риску извержения. У некоторых зомби повышена температура поверхности, и их уже изучают в качестве потенциальных источников геотермальной энергии, а также на предмет залежей полезных ископаемых, “но многие из них созрели для дальнейших исследований”, - сообщил Притчард CNN.

“Некоторые из них могут находиться в длительном, медленном упадке, просто остывая после предыдущих более жарких периодов. В других, возможно, в конечном итоге наблюдается некоторый рост активности”, - сказал он. “Но мы пока не знаем, как их отличить”.

Кендалл добавил, что изучение внутренней структуры вулкана может выявить возможные цели для использования геотермальной энергии и получения доступа к металлам, которые необходимы для технологий, таким как медь, никель и платина. И эта комбинация методов может быть полезна для анализа любого типа вулканов, а не только "зомби".

“Это действительно хороший способ лучше понять анатомию вулкана, на какой стадии развития он находится”, - сказал он. “Это очень важно для оценки рисков”.