Канарский вулкан Кумбре-Вьеха заподозрили в нетипичном поведении

На основе данных об изменениях сейсмичности в период, предшествовавший пробуждению вулкана Кумбре-Вьеха на канарском острове Ла-Пальма, американский вулканолог пришел к выводу о нетипичном характере его активности. Сравнительно долгие периоды затишья и усиления сейсмичности перед извержением отличают его от большинства проявлений базальтового вулканизма, как и значительная доля пирокластики в продуктах извержения, сообщает статья, вышедшая в журнале Science. Изучение особенностей режима вулкана как во время активизации, так и на стадии покоя, поможет в прогнозировании и оценке рисков при будущих извержениях.

Согласно современным представлениям, источником вулканизма Канарских островов служит горячая точка — область интенсивного магмообразования, питаемая восходящим потоком мантийного вещества. Такие вулканы извергают, как правило, горячую базальтовую лаву и могут проявлять слабую или умеренную стромболианскую активность, то есть выбрасывать пирокластический материал (пепел, лапилли и вулканические бомбы). Гряда Кумбре-Вьеха в южной части острова Ла-Пальма — самый активный вулканический центр на Канарских островах. Начиная с XVI века — с тех пор, как архипелаг окончательно вошел в состав Испанского королевства, — на его островах исторически зафиксировано 13 извержений. Шесть из них случились в районе Кумбре-Вьеха. Продолжительность периодов покоя между ними колебалась от 24 до 237 лет. Последний такой период длился полвека (после извержения Тенегия в 1971 году) и завершился пробуждением вулкана в начале осени 2021 года.

Извержение, продолжающееся более 70 дней, уже унесло одну человеческую жизнь (после очистки от пепла крыши собственного дома скончался 72-летний мужчина) и потребовало эвакуации около 7000 человек. Материальный ущерб от разбушевавшейся стихии оценивается более чем в 400 миллионов евро. Уничтожены жилые дома в нескольких населенных пунктах, пострадали дорожная инфраструктура и сельскохозяйственный сектор. Неоднократное закрытие аэропорта Ла-Пальмы, вызванное выбросами пепла, также повлекло значительные убытки. Лавовые потоки погребли под собой свыше 11 квадратных километров. Беды, которые Кумбре-Вьеха причинила жителям Ла-Пальмы, обострили вопрос о возможностях прогнозирования извержений и оценке опасности для более эффективного управления рисками в будущем.

Самые ранние достоверные признаки, указывающие на активизацию вулканизма, были зарегистрированы в южной части острова в октябре 2017 года и в феврале 2018 года как последовательные сейсмические рои. Первый из них длился восемь дней и насчитывал 128 землетрясений магнитудой 0,1–2,7 с гипоцентрами на глубине около 21 километра. Второй продолжался пять дней и состоял из 84 землетрясений магнитудой 1,4–2,6 со средней глубиной гипоцентра 26 километров. Несмотря на относительную кратковременность второго роя, в ходе его высвободилась сейсмическая энергия 6,68×10⁹ джоулей — вдвое выше, чем при первом рое. О формировании магматического резервуара говорил и состав газов, эмиссия которых сопровождала эти сейсмические события. Его отличало повышенное содержание водорода, торона (короткоживущий изотоп радон-220, традиционно именуемый эманацией тория), а также гелия-3 по отношению к гелию-4. Дополнительным признаком приближающегося извержения стали деформации поверхности на Ла-Пальме, зафиксированные методами спутниковой геодезии.

После некоторого затишья слабая сейсмическая активность возобновилась в июле 2020 года, а с 11 сентября 2021 года ее характер резко изменился. Количество землетрясений быстро выросло до нескольких сотен в день, а максимальная магнитуда достигла 4,2. Глубина гипоцентров уменьшилась до 8–13 километров, и это означало, что магма мигрирует к поверхности. 19 сентября на западном склоне вулкана началось излияние лавы, а также выбросы газа и пирокластики.

Изучая динамику изменений, которые претерпевала сейсмическая активность до начала текущего извержения, вулканолог Марк-Антуан Лонгпре (Marc-Antoine Longpré) из Городского университета Нью-Йорка обнаружил в ней черты, не характерные для поведения базальтового вулкана. Исследователь опирался на результаты статистического анализа, объединившего данные по продолжительности стадий покоя и периодов активизации перед извержением у вулканов разных типов. Для базальтовых вулканов время покоя составляет от нескольких месяцев до нескольких лет, а время активизации варьирует в пределах от нескольких минут до нескольких дней. Примерами могут служить высокоактивные Этна, расположенная в зоне субдукции, и Килауэа — один из элементов Гавайской горячей точки. Кумбре-Вьеха функционирует в другом режиме, хотя тоже извергает преимущественно лавы основного состава, образующие такие породы, как базальт, трахибазальт, базанит и тефрит.

Длительность стадий покоя этого вулкана на один—два порядка превышает аналогичный показатель для большинства базальтовых вулканов. Что касается времени предэруптивной активизации, то уровень развития сети сейсмического мониторинга позволяет с достаточной точностью определить его лишь для событий, происходивших накануне нынешнего извержения. Вулкан Кумбре-Вьеха «раскачивался» долго — около четырех лет. Эта подготовка к главной стадии вулканического процесса состояла из нескольких этапов: усиление сейсмичности, затем ее спад, новое нарастание активности и, наконец, лавинообразное увеличение количества землетрясений в последнюю неделю перед извержением. Для сравнения, период активизации подводного вулкана на самом молодом острове Канарского архипелага — Эль-Йерро, извергавшегося в 2011–2012 годах, был гораздо короче. Он длился с июля по октябрь 2011 года и не включал столь заметных колебаний уровня сейсмичности, как на Ла-Пальме.

Лонгпре также обратил внимание на повышенную взрывную активность, которую проявляет Кумбре-Вьеха. С самого начала извержения над главным конусом сформировалась устойчивая эруптивная колонна — пепло-газовый столб, высота которого изменялась от трех до шести километров. Пепла и лапилли оказалось столько, что в пределах одного километра от вулкана мощность образованного ими слоя отложений достигает местами 60 сантиметров.

Пока ученые не наблюдают в динамике извержения каких-либо признаков ослабления. Однако после того как оно закончится, Кумбре-Вьеха войдет в очередной период покоя, который, судя по ее истории, продлится десятки лет. Следующий всплеск активности, по-видимому, произойдет в другой точке этого крупного вулканического комплекса, но не исключено, что его предварительная стадия вновь окажется столь же долгой. Поэтому американский исследователь полагает, что анализ особенностей сейсмического режима на этой стадии важен для уточнения прогнозов на Ла-Пальме. Кроме того, Лонгпре отмечает в своей работе, что текущее извержение стало наглядным примером того, как базальтовый вулкан производит наряду с обильными потоками лавы значительные объемы пирокластических продуктов, в первую очередь пепла. Опыт, который дает Кумбре-Вьеха, поможет вулканологам не только реконструировать события прошлого, но и точнее оценить риски в будущем.

Ранее ученые показали, как состояние магмы в резервуаре связано с поведением вулкана, предсказали на основе спутниковых данных о выбросе диоксида серы маленькое извержение у берегов Новой Зеландии и сообщили о начале трещинного извержения на исландском острове Рейкьянес.