Tinkoff Aliexpress дарит 5000 на первую покупку + 9,5% кэшбэк на остальные Узнать подробности
 

Новосибирские ученые в сотрудничестве с коллегами из Франции и Саудовской Аравии на основе комплексного геофизического исследования глубинного строения под кальдерой Тоба на о. Суматра реконструировали механизмы процессов, приводящих к повторяющимся в этом районе суперизвержениям. Результаты этой работы опубликованы в престижном журнале Nature Communications.

Суперизвержение – это взрывное вулканическое извержение с единовременным выбросом пород общим объемом более 1000 кубических километров в условном твердом эквиваленте. В течение последнего миллиона лет на Земле функционировали три супервулкана: Йеллоустон в Северной Америке, Таупо в Новой Зеландии и Тоба на о. Суматра. Извержение вулкана Тоба примерно 74000 лет назад, в результате которого было выброшено более 2800 куб. км пород, считается самым мощным на Земле за последние несколько миллионов лет. В результате этого события образовалась огромная кальдера, заполненная восьмидесятикилометровым озером – самым крупным вулканическим озером на Земле. Удивительной особенностью этого места является то, что катастрофические извержения происходили здесь неоднократно, по крайней мере – трижды за последний миллион лет.

Человеческая цивилизация за время своего существования ни разу не сталкивалось с суперизвержениями. Самое крупное извержение, зарегистрированное человеком, объем которого составил около 150 куб. км, произошло на вулкане Тамбора в Индонезии в 1815 г. Эта катастрофа привела к существенному понижению температуры во всем северном полушарии и к десяткам тысячам жертв вследствие голода и эпидемий. Вместе с тем, масштаб этого события несовместим с последствиями суперизвержений. Поскольку супервулканы несут потенциальную опасность для человечества, необходимо относится очень внимательно к изучению процессов, происходящих в них и отслеживании всех аномалий в их деятельности.
Авторы работы построили детальную сейсмическую модель строения коры и мантии под кальдерой Тоба с использованием метода сейсмической томографии, разработанного в Новосибирске. С помощью этой модели удалось обнаружить несколько уровней магматических очагов под кальдерой и реконструировать механизм реализации повторяющихся суперизвержений.

Основной причиной суперизвержений является накопление в недрах Земли воды, которая, как это ни парадоксально, является наиболее взрывоопасным веществом на Земле. В районе кальдеры Тоба реализуется механизм доставки большого количества воды в мантию с помощью крупной разломной зоны в плите Индийского океана, расположенной вдоль хребта Исследователей. Эта зона, которая четко выделяется на карте рельефа морского дна, разделяет два участка плиты с различным возрастом и является ослабленной частью литосферы, куда активно проникает океаническая вода. В зоне субдукции океаническая Индийская плита погружается в мантию под Суматру и затягивает с собой насыщенный водой хребет Исследователей. На глубине около 150 км, непосредственно под кальдерой Тоба, происходит выброс этой воды из погружающейся литосферной плиты. О том, что под землей существуют целые океаны — в интервью Кори Гуда.

После этого вода начинает просачиваться вверх через мантийный клин. По пути она видоизменяет породы мантии, делая их более легкоплавкими и менее плотными. В результате подъема этих пород под корой формируется огромный резервуар частично расплавленного мантийного вещества с высоким содержанием флюидов. В томографической модели этот очаг прослеживается, как аномалия с пониженными сейсмическими скоростями размером около 50 000 куб. км. В проекции на поверхность кальдеры форма этой аномалии почти идеально совпадает с областью «вспучивания» земной поверхности вокруг кальдеры на высоту более одного километра.

Мантийные породы в этом резервуаре, несмотря на их сильную разогретость, остаются более тяжелыми, чем породы коры. Поэтому далее подниматься через кору они не могут. Другое дело – вода. После прохождение через мантийный клин ее температура может достигать 1300 градусов, но вследствие большого давления она остается в жидком состоянии. Она может спокойно продолжать мигрировать вверх через кору, являясь при этом чрезвычайно эффективным способом переноса тепла. Многочисленные землетрясения, регистрируемые в низах коры под Тобой, вероятно, являются отражением этого процесса. Миграция горячей воды приводит к разогреву и плавлению пород в верхней коре, в результате чего на глубинах между 7 и 15 км формируется еще один магматический очаг. Подробно структура этого очага обсуждалась в другой работе тех же авторов (Jaxybulatov et al., 2014), ранее опубликованной в журнале Science.

Частично расплавленное вещество в верхнекоровом очаге оказывается насыщенным водой, по-прежнему находящейся в жидком состоянии. При достижении некоторого порогового значения часть воды из-за декомпрессии или слишком высокой температуры может преобразоваться в пар. Это существенно повысит давление, в результате чего могут образоваться новые трещины в коре, по которым устремится новая порция вскипающей воды. Этот лавинообразный процесс в итоге способен привести к взрыву огромного объема.

Такой механизм объясняет периодичность суперизвержений и их силу. Действительно, для того чтобы зарядить «бомбу замедленного действия» требуется накопление критического объема воды, которая должна прийти из мантии. Таким образом, суперизвержения в районе Тобы будут продолжаться до тех пор, пока происходит погружение под Суматру хребта Исследователей, привносящему в мантию аномальное количество воды. Вместе с тем, учитывая то, что последнее извержение вулкана Тоба произошло только 76000 лет назад, а интервалы между суперизвержениями составляют несколько сот тысяч лет, скорее всего, в ближайшей исторической перспективе катастрофическое извержение этого вулкана человечеству не грозит.

источник

Читайте так же:

Поделиться в соц. сетях

0