Исследование показало, что вода определяет глубину нахождения магмы — ключ к точным моделям вулканической активности и извержений

Новое исследование, проведенное вулканологом Дэном Расмуссеном из Национального музея естественной истории Смитсоновского института, установило, что для самых распространенных на Земле вулканов магма с более высоким содержанием воды, как правило, находится глубже в земной коре. Это открытие указывает на ключевой фактор, контролирующий глубину хранения магмы, что является важным шагом к более точному прогнозированию извержений. Результаты работы опубликованы 10 марта в журнале Science.

Содержание воды в магме критически важно, поскольку вода является основным инициатором и "топливом" для извержений. По аналогии с тем, как углекислый газ заставляет взорваться встряхнутую бутылку газировки, растворенная в магме вода при внезапном падении давления образует пузырьки газа, которые заставляют магму подниматься и извергаться. Чем больше воды, тем больше газа и потенциально мощнее извержение. Понимание физики и условий хранения магмы под вулканами — это важнейший компонент для создания детальных физических моделей, необходимых для надежного прогнозирования.

«Эти результаты приближают нас к пониманию физики и условий хранения магмы под вулканами, а это — важнейший ингредиент для тех самых детальных физических моделей, которые необходимы для более точного прогнозирования извержений», — сказал Расмуссен. Исследование было сосредоточено на так называемых островодужных вулканах, образующихся на стыке сходящихся тектонических плит, которые составляют все знаменитое «Огненное кольцо» вокруг Тихоокеанской плиты.

Ученые собрали вулканический пепел с восьми вулканов Алеутских островов (Аляска), чтобы проанализировать кристаллы оливина, захватывающие в себе микроскопические включения магмы. Химический состав этих включений позволил оценить содержание воды в магме. Эти данные объединили с информацией из научной литературы по еще 56 вулканам мира, получив в итоге 3856 образцов из 62 вулканов. Сопоставив оценки содержания воды с глубиной магматических очагов (331 оценка для 112 вулканов), команда обнаружила четкую корреляцию: магма с большим содержанием воды находится глубже.

Исследователи также доказали причинно-следственную связь, а не просто корреляцию, обнаружив химические маркеры, связанные с формированием богатой водой магмы в мантии. Ученые предполагают, что процесс дегазации — образования пузырьков газа из воды в магме — делает поднимающуюся магму более вязкой, замедляя и останавливая ее подъем. Это открытие опровергает ранее доминировавшее объяснение, согласно которому магма останавливается на глубине, достигая нейтральной плавучести. Следующим шагом будет проверка этих выводов для вулканов других геологических обстановок, например, Гавайских островов или Восточно-Африканской рифтовой системы.