Кристаллы застывшей магмы могли бы предсказать извержение

Вулканологи уверяют, что выбрасываемые вулканами минеральные кристаллы способны стать окном в мир грандиозных процессов, протекающих внутри грозных сопок. Но можно ли с их помощью предсказывать приближающиеся извержения?

Как известно, точный химический состав минеральных кристаллов, покрывающих вулканическую породу, которая образовалась при застывании лавы, отражает те условия, которым они подверглись внутри вулкана. Сложность всегда заключалась именно в детальной идентификации химсостава, чтобы затем связать его с вулканической активностью, наблюдавшейся во время формирования кристаллов.

Именно этой проблемой занялись геологи из Бристольского университета (Великобритания) под руководством Кейт Сондерс. Используя различные аналитические методики, включая метод обратного электронного рассеяния, г-жа Сондерс и её коллеги изучили 300 кристаллов минерала ортопироксена, произведённого на свет вулканом Гора Св. Елены между 1980 и 1986 годами, когда его активность находилась под неусыпным мониторингом. Вулкан, расположенный в 200 км к югу от американского города Сиэтл, показал себя во всей красе в 1980-м, устроив массированное извержение, опустошившее вокруг себя 600 км².

Кристаллы ортопироксена образуются в расплавленной магме внутри вулкана, которая извергается на поверхность в виде лавы. Они появляются или в результате спонтанного локального охлаждения магмы, или при высвобождении ею газов, таких как диоксид углерода. Поскольку это происходит довольно регулярно, кристаллы имеют тенденцию к образованию слоистых структур, подобно кольцам дерева. Проводя анализ таких слоистых ортопироксеновых кристаллов, собранных в районе горы Св. Елены, исследователи обнаружили, что химическая композиция слоёв часто варьируется, образуя индивидуальные зоны. Более того, эти зоны отражают те условия, которые существовали внутри вулкана в определённое время.

Кристаллы с ядром, богатым одним типом металла, таким как железо, и с периферийными зонами, обогащёнными другими металлами (к примеру, магнием), должны были сформироваться как раз тогда, когда вулкан активничал. В такие периоды он наполняется новой магмой, приходящей из глубин перед самым извержением. А поскольку новая магма чаще всего имеет немного иной химический состав по сравнению с тем, который установился в «местной» магме, происходит образование новых зон кристалла с отличающимся химическим составом.

С другой стороны, кристаллы с очень похожей химической композицией во всех своих слоях сформировались в более спокойное время, когда никакого поступления новой магмы не происходило. Кроме того, скорость роста кристаллов всегда выше в активные времена, ввиду значительно более интенсивного выделения диоксида углерода. Очевидная проблема использования нового знания о формировании кристаллов для предсказания будущего извержения заключается в том, что учёные могут анализировать кристаллы только после того, как извержение состоялось. Но для г-жи Сондерс важнейшим является понимание причин, которые заставляют вулканы извергаться.

Более подробную информацию об исследовании можно получить из статьи, опубликованной в журнале Science.

Подготовлено по материалам Королевского химического общества.

www