Источник самого активного вулкана в мире наконец-то может быть найден

Вулкан Килауэа на Гавайях считается самым активным вулканом в мире, но мы до сих пор не знаем, как он зародился.

Новые исследования показывают, что первоначальное чрево магмы находится на глубине более 90 километров под горячей точкой. Хотя предыдущие исследования обнаружили две неглубокие камеры магмы под Килауэа, они были недостаточно большими, чтобы объяснить весь объем жидких пород, извергаемых вулканом. 

Более крупная камера, глубиной около 11 километров (это 6,8 мили), была обнаружена с помощью сейсмических волн в 2014 году, но теперь, похоже, что первоначальная магматическая камера находится еще глубже.

Новый анализ разбитых фрагментов древней вулканической породы, извлеченных с юго-восточного фланга Большого острова, показывает, что Килауэа родился из бассейна пирокластического материала глубиной около 100 километров.

Где-то между 210 000 и 280 000 лет назад Тихоокеанская тектоническая плита сдвинулась, и шлейф магмы устремился вверх в море. Когда горячая жидкость остыла и затвердела, она образовала большой "щит", который прорвался сквозь волны около 100 000 лет назад. 

Так возник Килауэа, но первоначальные породы, выброшенные из этой горячей точки, невероятно трудно найти, так как они погребены под многочисленными слоями более новой лавы. Игенистые породы, извлеченные в ходе нынешнего исследования, дают беспрецедентный взгляд на глубокое и далекое прошлое вулкана.

Ранее считалось, что вулкан Килауэа образовался в результате частичного плавления твердой породы под воздействием тепла горячей точки.

Новое исследование, однако, не находит никаких доказательств в пользу этой гипотезы. В собранных породах был обнаружен набор редкоземельных элементов, которые, согласно моделям, могли образоваться только одним конкретным способом.

Похоже, что вместо частичного плавления вулкан Килауэа первоначально образовался в результате фракционной кристаллизации. Этот термин описывает образование кристаллов в глубоких бассейнах магмы, которые впоследствии не вступают в реакцию с остаточным расплавом.

"Мы изучили процесс образования этих образцов с помощью экспериментальной работы, включающей плавление синтетических пород при высоких температурах (> 1100 ˚C) и давлениях (> 3 ГПа), а также с помощью нового метода моделирования концентрации редкоземельных элементов", - объясняет ведущий автор исследования, геолог Лаура Миллер из Университета Монаша в Австралии.

"Мы обнаружили, что образцы могли образоваться только в результате кристаллизации и удаления (фракционной кристаллизации) граната".

Гранат - это кристалл, который может образоваться, когда магма подвергается воздействию высокого давления и температуры на глубине более 90 километров под земной корой. Тот факт, что его присутствие необходимо для объяснения состава пород из Килауэа, говорит о том, что первоначальное извержение происходило с такой же глубины.

Или, возможно, еще глубже. Эксперименты показывают, что гранат может кристаллизоваться на глубине до 150 километров под земной корой.

Первоисточник Гавайских островов, возможно, находится не так глубоко, но новые данные свидетельствуют о том, что водопровод Килауэа не такой поверхностный, как мы думали раньше.

"Это опровергает существующую точку зрения о том, что фракционная кристаллизация является исключительно неглубоким процессом, и предполагает, что развитие глубокой (> 90 км) магматической камеры является важным ранним этапом в рождении гавайского вулкана", - говорит Миллер.

Другие вулканы в других частях света, например, вулкан Везувий, также показывают время образования кристаллов, что говорит о наличии "долгоживущих глубоко расположенных" резервуаров магмы, скрывающихся под поверхностью. Однако первоначальная магматическая камера Килауэа, по-видимому, гораздо глубже, чем большинство других.

Почему это так, пока остается загадкой.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.