Потік лави з гавайського вулкана Кілауеа потрапляє в океан біля пляжного парку Ісаака Хейла 5 серпня 2018 року. У 2018 році виверження вулкана стало найбільшим за останні 200 років. Авторство: USGS
Обвал кальдери збільшує розмір і тривалість вулканічних вивержень
Вчені з'ясували, що викликає масштабні виверження вулканів і які умови можуть до них призвести.
Гавайський Кілауеа є одним з найактивніших вулканів у світі. Через це та його відносну легкість доступності він також є одним із найбільш оснащених обладнанням для моніторингу – інструментами, які вимірюють і записують усе, від землетрусів і руху землі до об’єму та просування лави.
Однак виверження Кілауеа у 2018 році було особливо потужним. Фактично, це було найбільше виверження вулкана за понад 200 років. Вчені при NASAЛабораторія реактивного руху в Південній Каліфорнії використала велику кількість даних, зібраних під час цієї рідкісної події, щоб пролити світло на причини таких масштабних вивержень, як це, і, що, можливо, важливіше, які механізми їх викликають.
На цьому зображенні показано потік лави від виверження Кілауеа у 2018 році до обвалу кальдери. Авторство: NASA/JPL-Caltech
«Зрештою причиною того, що це виверження стало набагато більшим, ніж зазвичай, стало обвалення кальдери вулкана – великої, схожої на кратер западини на вершині вулкана», – сказав JPLАльберто Роман, провідний автор нового дослідження, опублікованого нещодавно в природа. «Під час обвалу кальдери масивний камінь поблизу вершини вулкана сповзає у вулкан. Коли він ковзає, застрягає на нерівних стінах навколо себе і ковзає ще трохи, брила породи вичавлює більше магми, ніж зазвичай викидається».
На цьому зображенні показано набагато більший потік лави, який виник після обвалу кальдери. Авторство: NASA/JPL-Caltech
Але наукова команда справді хотіла знати, що спричинило обвал кальдери, і вони знайшли відповідь.
Ймовірний винуватець? Отвори — отвори, через які витікає лава — розташовані на відстані та на значно нижчій висоті від вершини вулкана.
«Іноді вулкани вивергаються на вершині, але виверження також може статися, коли лава проривається крізь жерла набагато нижче вулкана», — сказав Пол Лундгрен з JPL, співавтор дослідження. «Виверження через ці отвори на низькій висоті, ймовірно, призвело до обвалу кальдери».
Під час виверження поверхня вулкана деформується, або змінює форму. Кольорові смуги в нижньому правому полі анімації показують ці зміни від початку до середини виверження Кілауеа 2018 року. Чим ближче кольорові смуги одна до одної, тим сильніша деформація в цій області – подібно до того, як контурні лінії на топографічній карті позначають швидку зміну висоти. Авторство: Авторство: NASA/JPL-Caltech
Лундгрен порівнює цей тип вентиляційного отвору з патрубком на розбірному глечику для води, який ви берете з собою в похід. У міру того, як рівень води падає в напрямку до патрубка, потік води сповільнюється або припиняється. Подібним чином, чим нижче вулкана розташований жерло (або «крапка»), тим довше лава ймовірно тече, перш ніж досягне точки зупинки.
Велика кількість магми може бути швидко викинута з камери (або камер) під вулканом через ці отвори, залишаючи скелясте дно та стіни кальдери над камерою без достатньої опори. Порода з кальдери може зруйнуватися в камеру магми.
Коли камінь падає, він створює тиск у магматичних камерах – для Кілауеа дослідницька група ідентифікувала дві з них – збільшуючи потік магми до віддалених отворів, а також загальний об’єм виверження. Підвищення тиску схоже на стискання глечика з водою, щоб витіснити останню трохи води.
Після розробки своєї моделі цих процесів виверження, використовуючи безліч даних, доступних з Кілауеа, вони також порівняли прогнози моделі зі спостереженнями за подібними виверженнями, викликаними колапсом кальдери інших вулканів. Результати були послідовними. Незважаючи на те, що модель не передбачає, коли почнеться виверження вулкана, вона може дати вирішальне розуміння ймовірної серйозності виверження після його початку.
«Якщо ми бачимо виверження на низькій висоті джерела, це є червоним прапорцем або попередженням про можливий колапс кальдери», — сказав Роман. «Подібним чином, якщо ми виявимо землетруси, пов’язані зі зсувом скельного блоку кальдери, тепер ми знаємо, що виверження, ймовірно, буде набагато сильнішим, ніж зазвичай».
Довідка: «Динаміка великих ефузивних вивержень, викликаних колапсом кальдери», Альберто Роман і Пол Лундгрен, 14 квітня 2021 р. природа.
DOI: 10.1038/s41586-021-03414-5
