Крошечные пузырьки газа раскрывают секреты гавайских вулканов
Используя передовую технологию анализа крошечных пузырьков газа, запертых в кристаллах, команда учёных под руководством Корнеллского университета с высокой точностью определила, как меняется хранение магмы по мере старения вулканов Гавайев. Исследование опубликовано в Science Advances.
Геологи давно предполагали, что по мере дрейфа Гавайских островов на северо-запад вместе с Тихоокеанской плитой они удаляются от глубинного плюма, поднимающегося из мантии. Молодые вулканы, такие как Килауэа, получают устойчивый поток магмы. Новое исследование показывает, что по мере удаления от горячей точки поток магмы не только сокращается, но и смещается глубже под землю, что меняет представления об эволюции вулканической системы.
«Это бросает вызов старой идее, что извержения питаются магмой, хранящейся в земной коре, и предполагает новую возможность — что магма хранится и созревает в мантии Земли, а извержения питаются из этого глубокого резервуара», — говорит ведущий автор Эстебан Гасель.
Анализируя флюидные включения — микропузырьки газа в кристаллах магмы — учёные рассчитали давление и, следовательно, глубину их захвата до извержения. Технология позволяет измерить давление с глубины с погрешностью всего в сотни метров, что очень точно для глубин в десятки километров. Для этого исследователи оптимизировали специальную газовую камеру, работающую с рамановским спектрометром.
Метод применили к образцам трёх вулканов:
- Активный щитовой вулкан Килауэа показал хранение магмы на глубине 1–2 км.
- Вулкан Халеакала на стадии пост-щита выявил две зоны: мелкую (~2 км) и глубокую (20–27 км в мантии).
- Вулканическое жерло Даймонд-Хед (стадия оживления) показало хранение магмы на глубине 22–30 км в мантии.
«Точное знание этих глубин важно для понимания движущих сил извержений, построения физических моделей и оценки вулканических рисков», — подчеркнул Гасель. Этот метод уже использовали для анализа извержения 2021 года на Ла-Пальме, и теперь учёные надеются применить его для вулканов по всему миру.