Глубокие повторяющиеся землетрясения под гавайским вулканом Маунакеа удивляют ученых

Вулкан Маунакеа не извергался более 4500 лет, но это не значит, что он спокоен. На самом деле, в течение десятилетий он скрывал один из самых уникальных сейсмических сигналов, наблюдаемых на любом вулкане.

Некоторые открытия - это просто счастливая случайность. Несколько лет назад сейсмологи Геологической службы США из Гавайской обсерватории вулканов и обсерватории вулканов Аляски опробовали новый метод отслеживания сейсмичности вулкана Килауэа. Метод сканирует 24-часовые участки данных сейсмометра в поисках сходства сигналов на многих приборах. Из любопытства они решили осмотреть остальную часть острова Гавайи, чтобы посмотреть, что еще они могут найти.

То, что они обнаружили, оказалось неожиданностью. Исследование, опубликованное в журнале Science, описывает как они обнаружили глубокие землетрясения под Маунакеа, которые повторяются каждые 7-12 минут. Шум в сейсмических записях от ветра и соседних автомобилей, а также небольшие размеры отдельных землетрясений (магнитуда 1,5) не позволили обнаружить эти землетрясения с помощью обычной системы обнаружения землетрясений.

Небольшие повторяющиеся землетрясения происходят на глубине около 20-25 км (12-15 миль) непосредственно под вершиной Маунакеа и происходят каждые 7-12 минут с удивительной регулярностью. Кроме того, повторяющиеся события можно обнаружить, начиная по крайней мере с 1999 года. Именно тогда в седловине между Маунакеа и Мауна-Лоа была установлена особенно точная сейсмическая станция. Весьма вероятно, что повторяющиеся землетрясения происходили еще дальше во времени.

Ученые поначалу с осторожностью относились к интерпретации землетрясений как вызванных вулканическими процессами, поскольку эта закономерность казалась рукотворной. Потребовался длительный период расследования, чтобы исключить все возможные варианты, такие как деятельность на полигоне Похакулоа или строительство дорог. Но в конце концов стало ясно, что эти землетрясения говорят нам что-то важное о Маунакеа.

Один из ключей к происхождению повторяющихся глубоких землетрясений Маунакеа заключается в том, что их сейсмические волны (или формы волн) выглядят иначе, чем обычные землетрясения. Там, где регулярные землетрясения производят более высокочастотное сотрясение, события Маунакеа более растянуты, содержащие более низкие частоты. 

Низкочастотные землетрясения не являются чем-то необычным для вулканов, но нигде в мире нет другого примера такого рода повторения или долговечности. В конечном счете за период 1999-2018 годов было обнаружено более 1 миллиона землетрясений. Суммирование энерговыделения землетрясений дает общую сумму, эквивалентную землетрясению магнитудой 3 под Маунакеа каждый день .

Суммирование сигналов тысяч этих землетрясений позволяет более детально изучить форму волны, и результаты показывают, что события вызваны движением флюидов над глубокой магматической камерой. По мере того как жидкости поднимаются, они входят в трещину, которая запечатана наверху. Непрерывный поток жидкости будет давить на трещину, в конечном счете нарушая верхнее уплотнение и создавая землетрясение. Затем трещина закрывается, и все начинается сначала.

Так откуда же берутся эти жидкости? Чтобы получать землетрясения каждые 7-12 минут в течение десятилетий, требуется почти постоянный запас жидкости. Источник, вероятно, магматические газы, которые ведут себя как жидкости, когда они находятся глубоко в земной коре. Эти газы отделяются от магмы по мере ее охлаждения. Крупные магматические тела охлаждаются в течение сотен-тысяч лет, поэтому этот процесс обеспечивает долгосрочную, почти непрерывную подачу флюидов, чтобы многократно вызывать глубокие землетрясения под Маунакеа.

Согласно этой интерпретации, флюиды образуются в результате охлаждения магмы на месте. Нет никаких доказательств (из этого исследования или другой работы), что магма поднимается под Маунакеа. Таким образом, хотя это исследование дает важное представление о процессах под вулканом, оно не меняет оценок вулканической опасности в Маунакеа. Мы ожидаем, что любое открытие нового канала будет сопровождаться роями мелких землетрясений, чтобы обеспечить заблаговременное предупреждение о надвигающейся эруптивной активности.

Землетрясения, тем не менее, подчеркивают, что Маунакеа классифицируется как действующий вулкан. Хотя интерпретации могут измениться с новыми данными, глубокие низкочастотные землетрясения, вероятно, служат напоминанием о том, что там все еще есть магма.