Новое исследование, основанное на отборе проб и анализе пепла вулкана Кумбре-Вьеха на Канарских островах, расположенных у северо-западного побережья Африки, показало, что состав магмы может быть причиной толчков во время извержения вулканов. Результаты исследования, подробно изложенные в журнале Nature Geoscience в статье, подготовленной учеными из Американского музея естественной истории и Городского университета Нью-Йорка (CUNY), подчеркивают потенциал анализа вулканического пепла как инструмента мониторинга и прогнозирования извержений.
«В последние годы сообщество исследователей вулканов стало гораздо лучше прогнозировать начало извержения, но предсказать характер и продолжительность извержения все еще сложно», — говорит соавтор исследования Саманта Трамонтано, научный сотрудник Музея Кэтрин В. Дэвис. «Если наши выводы окажутся верными для других вулканов, мы сможем отслеживать свойства магмы внутри вулкана с поверхности во время извержения, а это может быть очень важно для оценки опасности вулкана».
В сентябре 2021 года после 50 лет покоя произошло извержение вулкана Кумбре-Вьеха на острове Ла-Пальма на Канарских островах, вызвавшее эвакуацию тысяч жителей. За следующие 85 дней он разрушил более 3000 зданий и сотни гектаров сельскохозяйственных угодий. Трамонтано и ее коллеги из Университета Южной Калифорнии создали систему для сбора ежедневных проб пепла во время трехмесячного извержения.
Образцы, охватывающие 94 % времени извержения, были отправлены в музей для проведения химического анализа стекла, содержащегося в пепле, который образовался из быстро остывшей магмы, выбрасываемой из вулкана, с помощью электронного микрозонда. В результате был получен первый в своем роде ежедневный временной ряд состава жидкой части магмы.
Исследование выявило изменения в количестве кремнезема в образцах — соединения, которое делает магму более вязкой. Такая консистенция обычно ассоциируется с более взрывными извержениями. Исследователи обнаружили, что содержание кремнезема было высоким в первую неделю извержения, затем постепенно снижалось, пока за две недели до окончания извержения не произошло резкое изменение, которое, вероятно, ознаменовало прекращение поступления мантийной магмы.
Затем ученые сравнили химические данные с физическими наблюдениями, проводившимися в то же время, и обнаружили корреляцию между содержанием кремнезема и силой тремора вулкана — сейсмического «дребезжания», связанного с движением жидкости и газа под поверхностью. На основе моделирования и дальнейшего анализа исследовательская группа предположила, что наличие более вязкой магмы с высоким содержанием кремнезема вызывает увеличение амплитуды вулканического дрожания, хотя для подтверждения этого механизма необходимы дальнейшие исследования.
Помимо того, что исследование дает новые сведения о причинах вулканического дрожания, которое является ключевым параметром мониторинга извержений, оно показывает преимущество сочетания сбора петрологических данных, таких как пеплопады, с геофизическими данными для улучшения прогнозирования извержений, оценки опасности и принятия решений во время вулканических кризисов.
«Большой проблемой для петрологического мониторинга является координация полевых работ и передача образцов во время извержений, чтобы обеспечить быстрый анализ», — говорят специалисты. «Тщательное предварительное планирование и технологические разработки должны в будущем сделать возможным эффективный анализ образцов вблизи места извержения, что будет способствовать своевременной интерпретации геофизических данных».
[Фото: © Samantha Tramontano / American Museum of Natural History]
