CAT-сканирование раскрывает внутреннее строение вулканического острова

Международная группа исследователей провела сбор данных визуализации на суше и в воде вулкана Суфриер-Хилс на Монтсеррате, чтобы понять его внутреннюю структуру и механизмы извержений. Используя наземные измерения, ученые наблюдали, как поверхность проседает в виде чаши во время извержений и надувается, как шар, когда магма запечатана под землей. Интересно, что объем извергаемой магмы значительно превышает объем, соответствующий проседанию поверхности.

Это несоответствие, наблюдаемое на протяжении различных фаз извержений и пауз вулкана с 1995 года, представляет собой интригующую научную загадку. Проект CALIPSO использует системы GPS и тензометры для точного измерения движений поверхности острова. Однако объемные изменения, зафиксированные этими инструментами, не соответствовали измеренным объемам фактических лавовых потоков.

Проект SEA-CALIPSO, консорциум под руководством Барри Войта и С. Спаркса, применил сейсмические волны от подводных воздушных пушек, чтобы закартировать недра острова подобно тому, как компьютерная томография показывает внутренние органы человека. Сейсмические данные с более чем 200 сейсмометров позволили получить изображения структуры до глубины около 5 миль и отражающих слоев на границе кора-мантия (~20 миль).

Модель Войта объясняет несоответствие объемов удлиненной магматической камерой, начинающейся ниже 3 миль и центрированной примерно в 6 милях под горой. Эта камера заполнена магмой, богатой газами (вода, CO₂, SO₂), что делает её сжимаемой. При наполнении большая часть новой магмы умещается, сжимая уже находящуюся там пористую магму, а не только расширяя стенки, что и приводит к меньшей деформации поверхности. "Объем магмы в извержениях на Монтсеррате намного больше, чем можно оценить по деформации поверхности, из-за упругого хранения магмы в огромной магматической губке", — говорит Войт.

Подача магмы в камеру происходит с постоянной скоростью около 2 м³/с. В долгосрочной перспективе объем высвобожденной магмы примерно уравновешивается накопленным за период извержения и предшествующего надувания, что указывает на возможность длительных извержений. Результаты были представлены на конференции Американского геофизического союза в Сан-Франциско.