Магматические камеры имеют губчатую структуру
Исследователи из ETH показали, что магматические камеры под супервулканами больше похожи на влажную губку, чем на резервуары расплавленной породы. Перед извержением такого вулкана эта «кашеобразная» масса должна быть медленно реактивирована теплом, поступающим при подпитке глубинным магматическим материалом, в конечном итоге происходящим из мантии Земли.
Супервулканы трудно изучать, и ученые расходятся во мнениях о форме и консистенции их магматических резервуаров. Одни предполагают наличие гигантского резервуара жидкой магмы, другие — что камера полностью остыла и затвердела. Профессор вулканологии ETH Zurich Оливье Бахманн и его группа в двух статьях в журнале Nature Geoscience демонстрируют, что истина, вероятно, лежит между этими крайностями.
На примере извержения супервулкана «Kneeling Nun Tuff» в Нью-Мексико исследования аспиранта Давида Шимановского показали, что магматическая камера содержит смесь жидкой и кристаллизовавшейся (то есть затвердевшей) магмы. Более 40–50% резервуара присутствует в кристаллической форме. Камеры могут иметь губчатую текстуру с сетчатой структурой из кристаллизованной породы и пор, содержащих расплавленный материал — так называемую кристаллическую кашу.
Анализ циркона и титанита — минералов, которые «записывают» время своего образования и температуру, — позволил сделать вывод, что температура в магматической камере, питавшей извержение «Kneeling Nun Tuff», оставалась в пределах 680–730 °C на протяжении более полумиллиона лет. Это указывает на очень долгий процесс «зарядки» супервулкана перед извержением.
Численное моделирование, проведенное постдоком Озге Каракаш, поддерживает выводы минералогического анализа. Модель описывает систему, состоящую из магматической камеры в верхней коре, связанной с резервуарами в нижней коре. Она показывает, что для формирования постоянного резервуара в верхней коре не требуются гигантские объемы материала из мантии за короткое время, но необходима связь с магмой в нижней коре для обеспечения теплопереноса.
«Магма в основном сохраняется в виде кристаллической губчатой структуры. И она всегда должна быть реактивирована притоком тепла, прежде чем сможет произойти извержение», — резюмирует Оливье Бахманн. Эти находки проясняют механизмы роста и реактивации гигантских магматических резервуаров, что может помочь лучше оценивать признаки пробуждения таких систем в будущем.