Два вулкана в 20 километрах друг от друга оказались связаны с общим резервуаром магмы

Американские геологи обнаружили, что магматические камеры двух вулканов на юге Японии, находящихся на расстоянии более 20 километров друг от друга, связаны с общим резервуаром магмы. Раньше о подобных соединениях между вулканами, расположенными достаточно далеко друг от друга, можно было судить лишь по косвенным признакам. Доказать существование единой магматической системы для удаленных вулканов удалось впервые, пишут ученые в Scientific Reports.

Сейчас достаточно хорошо исследовано, как вулканы реагируют на погодные изменения или землетрясения, однако как извержение одного вулкана может сказаться на активности второго — практически ничего неизвестно. При этом часто вулканы располагаются группами, находясь в непосредственной близости или на некотором удалении друг от друга. Поэтому оценка вероятности извержения конкретного вулкана при активности соседнего — важная задача, особенно для жителей тех населенных пунктов, которые располагаются поблизости. На основе косвенных данных (например по зарегистрированным случаям одновременного извержения) вулканологи считают, что по крайней мере некоторые группы, включающие в себя несколько вулканов, расположенных относительно недалеко друг от друга, могут быть связаны между собой в общую магматическую систему с единым подземным резервуаром магмы. Тем не менее, никаких прямых геодезических данных, подтверждающих возможность такой системы для вулканов, расположенных хотя бы в десятке километров друг от друга, до сегодняшнего дня известно не было.

Подтвердить наличие такой системы впервые удалось американским вулканологам под руководством Элоди Бразланд (Elodie Brothelande) из Университета Майами. Ученые исследовали два вулкана, расположенных в южной части японского острова Кюсю — Кирисимой и Сакурадзимой. Расстояние между вулканическим кластером Кирисима и вулканом Сакурадзима, который находится в центре вулканической кальдеры Айра, составляет около 22 километров. Известно, что вулканическая активность обоих вулканов вызвана субдукционным взаимодействием между Филиппинской и Евразийской литосферными плитами.

Чтобы оценить возможную связанность этих двух вулканических систем, ученые проанализировали данные, полученные в течение нескольких лет до и после извержения вулкана Кирисима в 2011 году на 32 GPS-станциях, расположенных вблизи самого вулкана, а также — вокруг вулканической кальдеры Айра. Оценив, как за это время менялось расстояние между станциями, ученые сделали выводы о деформации земной коры — как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.

Для каждой из двух вулканических систем ученые выделили периоды увеличения и уменьшения их общего объема. Для вулканической группы Кирисима, в которой и происходило извержение, изменения оказались более выраженными: примерно за год до извержения началось резкое «раздувание» всей системы, которое сменилось сильным уменьшением объема непосредственно во время извержения, после чего магматическая камера вновь стала расширяться. Примерно через год этот процесс завершился. Для кальдеры Айра изменения носили другой характер: медленное расширение вулканической системы наблюдалось в течение практически всего периода наблюдений, но единственный короткий период резкого сжатия пришелся ровно на тот момент, когда извергался соседний вулкан. Медленное сжатие продолжалось в течение еще примерно года, после чего система вновь вернулась к режиму медленного увеличения объема.

Исходя из полученных данных авторы работы сделали однозначный вывод, что две этих вулканических системы связаны между собой общим подземным резервуаром магмы. Кроме того, на основе численных данных ученые предложили и наиболее вероятный механизм взаимодействия между вулканической системой Кирисима и кальдерой Айра, которое осуществляется за счет гидравлической связи всей магматической системы. Геофизики рассмотрели такую систему резервуаров и каналов, при которых динамика деформаций земной коры будет соответствовать измеренным данным.

Авторы работы отмечают, что полученные ими данные позволят точнее оценить возможные размеры подземных магматических систем, а также помочь при разработке более точных систем для прогнозирования извержений.

Чтобы определить точные механизмы, по которым происходят вулканические извержения и те причины, которые к ним приводят, иногда геофизики используют довольно необычные экспериментальные модели. Например, с помощью установки, представляющей собой емкость с желатином и подкрашенной водой, исследователям удалось смоделировать процесс изменения давления в вулканических каналах, переход магмы из вертикальных каналов в горизонтальные и потенциальный выброс газов.

Александр Дубов

Подпишитесь на нас в Яндекс.Знатоках