Кристаллы помогают вулканам справляться с давлением

Исследователи из Университета Аляски в Фэрбенксе обнаружили, что у вулканов есть уникальный способ справляться с давлением — с помощью кристаллов. Согласно новому исследованию, опубликованному в Journal of Geology, сеть микроскопических кристаллов может уменьшать внутреннее давление поднимающейся магмы и снижать взрывной характер извержений.

Кристаллы могут формироваться в восходящей расплавленной породе всего за 18 минут. Если магма становится более чем на 20% кристаллической, эти кристаллы действуют как ограждения, направляя газ к возможным трещинам внутри вулкана или к отверстию на поверхности Земли. «Проблема возникает, когда газ не может выйти, — говорит ведущий автор исследования, докторант по геонаукам UAF Аманда Линдоо. — Это вызывает нарастание давления, которое может привести к очень взрывным извержениям, выбрасывающим столбы пепла. Кристаллы могут ослабить это».

Полученные данные ставят под сомнение преобладающее предположение, что количество кремнезема в магме является основным фактором, определяющим выход газа. «Если следовать эмпирическому правилу, то вулканы с магмой с низким содержанием кремнезема не должны производить опасные, взрывные извержения. И тем не менее они это делают», — отмечает соавтор работы, вулканолог Джессика Ларсен. Исследование было мотивировано желанием понять, что именно влияет на этот процесс, что важно для оценки опасности извержений.

Для изучения кристаллов Линдоо работала в Лаборатории экспериментальной петрологии, где создавала магму из изверженных материалов Алеутских островов, моделируя давление в недрах Земли и его сброс при подъеме магмы. В ходе экспериментов, когда магма «поднималась», растворенная вода образовывала газовые пузыри, а в расплавленной части росли кристаллы. Сравнение лабораторных образцов с образцами из вулканических взрывов выявило закономерности: сети кристаллов направляли газ в местах с высокой степенью кристаллизации. «Мы давно понимаем, как образуются кристаллы, — говорит Ларсен. — Но мы не знали, насколько глубоко кристаллы влияют на выход газа». Следующий этап исследований будет посвящен тому, как разные размеры и формы кристаллов влияют на этот процесс.