Используя вибрации, чтобы заглянуть в магматический резервуар Йеллоустоуна
Под Йеллоустоуном находится магматический резервуар, наполненный расплавленной и перегретой породой, а также отделившимися газами. Ученые давно знали о существовании этой камеры, но не могли точно определить её верхнюю границу и охарактеризовать состав в самой верхней части — информацию, критически важную для понимания потенциальных опасностей этого вулканического объекта.
Это изменилось благодаря новому исследованию сейсмологов из Университета Юты и Университета Нью-Мексико (UNM), которые использовали сотни портативных сейсмометров и источник механических вибраций, чтобы получить 2D сейсмические изображения отражений грунта под кальдерой Йеллоустоуна.
Используя искусственные сейсмические волны, команда определила, что верхняя граница камеры находится на глубине 3,8 километра (около 12 500 футов) от поверхности, и она резко отделена от вышележащих горных пород, согласно выводам, опубликованным в журнале Nature. Исследование озаглавлено «Резкая, богатая летучими веществами верхняя часть магматической системы Йеллоустоуна».
Исследователи также определили долю летучих газов и жидкостей в самой верхней части магматического резервуара.
«Глубина в 3,8 километра важна», — сказал соавтор Джейми Фаррелл, доцент-исследователь геологии и геофизики Университета Юты и главный сейсмолог Йеллоустоунской вулканической обсерватории, управляемой Геологической службой США (USGS). — «Мы можем понять, какие там будут давления и как пузырьки будут выходить из магмы. Одна из причин, делающих такие извержения столь разрушительными, — это то, что если газы остаются в ловушке, они становятся очень взрывоопасными при декомпрессии».
Хорошая новость заключается в том, что эти данные указывают на то, что давно спящему Йеллоустоунскому вулкану не грозит немедленное извержение. Это связано с тем, что большая часть летучих газов, выделяемых из магмы, выходит через поверхностные геотермальные объекты Йеллоустоуна, такие как Грязевой вулкан, не накапливаясь до опасного уровня, по словам соавтора Фан-Чи Линя, профессора кафедры геологии и геофизики Университета Юты.
Вулкан катастрофически извергался 630 000 лет назад, и многие задаются вопросом, готовится ли он к новому извержению. Подобные опасения беспочвенны, и новые данные служат дополнительным тому подтверждением, считает Фаррелл.
Чтобы добиться большего разрешения в новом исследовании, команда Фаррелла и Линя развернула массив из 650 портативных геофонов вдоль дорог национального парка с интервалом 100–150 метров. Вместо того чтобы ждать землетрясений, они использовали грузовик Vibroseis, обычно применяемый в нефтегазовой разведке для визуализации подземных структур.
Команда генерировала вибрации грунта в 110 точках. Используя свойства сейсмических P- и S-волн, исследователи смогли точно определить верхнюю границу камеры и установили, что 86% её верхней части — это твердая порода, а оставшиеся 14% приходятся на поровое пространство. Эти поры примерно наполовину заполнены расплавленным материалом, а наполовину — летучими газами и жидкостью.
«Это помогает нам лучше понять тепловой двигатель, питающий Йеллоустоун, и то, как распределен расплав. Это может иметь последствия для нашей оценки вулканической опасности», — сказал Майк Поланд из USGS, ученый, ответственный за Йеллоустоунскую вулканическую обсерваторию.