Год до суперизвержения

Суперизвержение вулкана — это масштабная катастрофа, которая способна разрушить всю планету. Однако человечество получит предупреждение о надвигающейся опасности примерно за год до её начала.

Такое заключение сделали учёные благодаря микроскопическому анализу кристаллов кварца в пемзе, взятой из туфа Бишопа (Bishop Tuff) в восточной Калифорнии. Именно там когда-то произошло извержение вулкана, которое сформировало район Кальдеры Лонг-Велли 760 тысяч лет назад.

"Эволюция гигантского магматического тела характеризуется событиями, происходящими в разных временных масштабах, — говорит Гилерме Гвальда (Guilherme Gualda) из Университета Вандербильта. – Десятки тысяч лет нужны для получения достаточного количества извергаемой магмы".

По его словам, однажды созданные, такие гигантские магматические тела существуют в довольно неустойчивом состоянии на протяжении долгого времени – от столетий до нескольких тысяч лет.

"Теперь мы показали, что процесс декомпрессии, при котором выделяются пузырьки газа, которые дают силу извержению, начинается менее чем за год до самого извержения", — объясняет Гвальда.

Он и его коллеги проанализировали десятки мелких кристаллов кварца из туфа Бишопа. Предыдущие исследования кристаллов кварца из мест нескольких суперизвержений, в том числе Лонг-Велли, показали, что они имеют отличительные особенности — поверхностные края. Учёные тогда пришли к выводу, что такие края у кристалоов образуются менее чем за столетие до извержения вулкана.

Новое же исследование использовало более точный метод измерения времени роста краёв, основанный на измерении концентрации титана в кристалле. Титан является одной из примесей, которые включены в кварц в заметных количествах, и он диффундирует достаточно быстро, чтобы позволить измерить временные масштабы.

Так, исследователи установили, что концентрация титана в кварце напрямую коррелирует с количеством света, получаемым материалом при "бомбардировке" электронами. Этот эффект называется катодолюминесценцией.

Это открытие позволило учёным использовать катодолюминесцентные изображения для измерения различных концентраций титана и, основываясь на этом, определить время роста краёв кристаллов.

Выяснилось, что время роста краёв лежит в диапазоне от приблизительно одной минуты до 35 лет. Но более 70 процентов времени роста краёв находилось у "отметки" в один год. То есть кварцевые края быстрее всего растут в основном в последние дни и месяцы до самого извержения.

Рост происходит в условиях пересыщения (избыточной концентрации вещества). Соответственно, рост края означает начало процесса декомпрессии и перехода вулкана от преэруптивного состояния (до извержения) в состояние извержения.

По мнению Гвальда, декомпрессионный период, вероятно, будет сопровождаться расширением магматического тела, которое можно будет обнаружить и на земной поверхности. Так, сейчас активно растёт резервуар магмы под Йеллоустоном.

Учёные считают, что необходимо проводить дополнительные исследования, чтобы понять, какие именно "подсказки" нужно будет искать на поверхности. Но эта работа показывает, что такие признаки надвигающегося извержения можно будет уловить уже за год до извержения, и они будут усиливаться по мере приближения к нему.

Добавим, что довольно большие извержения вулканов, в том числе и суперизвержения, происходили в целом ряде мест по всему миру в недавнем геологическом прошлом. Самое последнее крупное извержение вулкана произошло примерно 26500 лет назад в вулканической зоне Таупо в Новой Зеландии. Флегрейские поля — вулканический район в Италии. Там последние большие извержения происходили 40 тысяч лет назад.

В свете таких данных нельзя говорит о невозможности повторения таких катастроф в будущем.

"Насколько мы можем судить, никакие из этих мест сейчас не имеют гигантского магматического тела, необходимого для суперизвержения. Однако они являются теми местами, где когда-то такие извержения произошли и есть вероятность, что это случится в будущем", — заключает Гвальда.

Исследование под названием "Год до суперизвержения" опубликовано в научном издании PLOS One.