Новое понимание того, как магма питает извержения вулканов

Новое исследование ученых Ливерпульского университета позволило получить новые данные о том, как расплавленная порода (магма) движется через земную кору, питая вулканические извержения. С помощью лабораторных экспериментов с водой, желатином и лазерной визуализацией исследователи продемонстрировали, как магма течет к поверхности по заполненным магмой трещинам — дайкам. Этот новый подход выявил, что перед извержением в дайке происходит рециркуляция жидкости и возникают нестабильности потока — детали, ранее не документированные.

Почти все извержения питаются дайками, которые транспортируют магму от источника к поверхности. Понимание этого процесса является ключевым для прогнозирования стиля, продолжительности и климатического воздействия извержений. В эксперименте использовалась масштабная модель системы магмоподводящих каналов: резервуар с желатином (земная кора), в который инжектировали подкрашенную воду (магма). Применялись передовые лазерные методы: частицы-трассеры в жидкости подсвечивались лазерным листом, что позволило картировать поток. Цифровые камеры фиксировали изменения формы системы, а лазерный сканер — деформации поверхности. Поляризованный свет помог наблюдать картину напряжений, которая в природе приводит к растрескиванию пород. Такая установка впервые позволила одновременно измерить поток жидкости, подповерхностные и поверхностные деформации во время подъема магмы.

«Наши эксперименты, впервые использовавшие лазерную визуализацию таким образом, выявили сильную связь между картиной деформации поверхности и подповерхностными процессами, — отметила вулканолог д-р Дженин Кавана. — Это указывает, что на подъем дайки влияют как свойства магмы, так и свойства вмещающих пород, что является совершенно новым выводом». Эти результаты помогут улучшить интерпретацию данных полевых и геофизических исследований и в конечном итоге — понимание того, где и когда может произойти следующее извержение, что критически важно для оценки опасности, учитывая, что более 800 миллионов человек в мире живут вблизи активных вулканов.

Исследование опубликовано в журнале Journal of Volcanology and Geothermal Research.