Вулканическую активность по-прежнему трудно предсказать, даже если за ней внимательно следят. Почему не произошло извержения горы Фудзи после сильного землетрясения в Тохоку, Япония? Почему в результате извержения Эйяфьятлайокуля образовалось такое большое количество вулканического пепла?
Чтобы определить причины извержений вулканов, геологи и геофизики во главе с Лукой Карикки, профессором кафедры наук о Земле факультета естественных наук UNIGE, изучили существующую литературу и проанализировали все стадии, предшествующие извержению.
Путь магмы из глубин Земли
Магма – это расплавленная порода, которая выходит с глубины в десятки километров и поднимается к поверхности Земли. «Во время своего путешествия магма может застрять в резервуарах земной коры, где она может застаиваться в течение тысяч лет и, возможно, никогда не извергаться», – объясняет Мередит Таунсенд, исследователь из Департамента наук о Земле Орегонского университета (США).
Специализируясь на термомеханическом моделировании, американский исследователь сосредоточился на расчете давления, необходимого для того, чтобы магма разрушила породы, окружающие резервуар, и поднялась на поверхность. Элеонора Ривальта, исследователь Потсдамского исследовательского центра геонаук (Германия) и Болонского университета (Италия), изучала распространение магмы при ее подъеме на поверхность: «Если она достаточно жидкая, то есть если она не содержит слишком много кристаллов, магма может очень быстро подняться из-за своего рода самоходного гидроразрыва пласта », – продолжает она.
Если магма кристаллизуется более чем на 50%, она становится слишком вязкой и ее движение к поверхности прекращается. Магма также может идти разными путями, вертикальными, горизонтальными или наклонными.
Лука Карикки специализируется на химии магмы, которая предоставляет важную информацию о состоянии магмы до того, как произойдет извержение вулкана. «Химический состав магмы и кристаллов, которые она содержит, предоставляют жизненно важную информацию о последовательности событий, ведущих к извержению вулкана, что очень важно для более точной интерпретации сигналов мониторинга действующих вулканов и прогнозирования того, может ли извержение произойти», – поясняет Женевская газета. основанный исследователь. Наконец, Ацуко Намики, исследователь из Высшей школы экологических исследований Университета Нагоя (Япония), проанализировала внешние триггеры извержения, такие как землетрясения, приливы или дождь: «Сами по себе они не могут вызвать извержение, магма должна будьте готовы и ждите триггера."
«Чтобы извержение произошло, необходимо одновременно выполнить несколько условий.
Магма, содержащая менее 50% кристаллов, должна храниться в резервуаре », – начинает Лука Карикки. Тогда в этом резервуаре должно быть избыточное давление. Избыточное давление может быть результатом внутренних явлений, таких как возобновление нагнетания магмы или выделение магматических газов, или может подняться до критических значений из-за внешних событий, таких как землетрясения.
Наконец, когда давление становится достаточным для начала подъема магмы, остается много препятствий, которые могут предотвратить извержение магмы.
Возраст вулкана как главный критерий
Этот всесторонний анализ проливает свет на поведение вулканов, которое может меняться с течением времени. «Когда вулкан только начинает проявлять активность, его резервуар довольно мал (несколько км3), а окружающая его кора относительно холодная, что приводит ко многим частым, но небольшим и довольно предсказуемым извержениям», – объясняет Лука Карикки.
Другое дело старые вулканы. "Их резервуар больше, а камни вокруг них горячее. Когда закачивается новая магма, она не создает большого избыточного давления, потому что породы вокруг резервуара деформируются и рост продолжается », – говорит геолог. Например, гора Сент-Хеленс (США) начала извергаться 40 000 лет назад (промежуток времени по геологическим стандартам), и ее последнее извержение в 2008 году было небольшим и не опасным.
Напротив, Тоба (Индонезия) начал взрывное извержение около 1.2 миллиона лет назад, а его последнее извержение 74000 лет назад было катастрофическим. Он полностью разрушил окружающую среду и повлиял на глобальный климат.
В конце концов, накопление большого количества магмы приведет к большим извержениям. «Более того, предупредительные знаки очень трудно обнаружить, потому что высокие температуры снижают сейсмическую активность, а взаимодействие между газами и магмой изменяет их состав, что затрудняет понимание того, что происходит под ними», – говорит он.
Чем выше скорость поступления магмы, тем быстрее вулкан «стареет».
Знание возраста вулкана, который можно датировать путем анализа циркона в породах, позволяет геологам понять стадию жизни вулканов. "В настоящее время насчитывается 1500 действующих вулканов, и около 50 из них извергаются ежегодно. Знание того, следует ли эвакуировать население, имеет решающее значение, и мы надеемся, что наше исследование будет способствовать уменьшению воздействия вулканической активности на наше общество », – продолжает Лука Карикки. "Надеюсь, наши результаты будут проверены на вулканах, которые были тщательно изучены, например, в Италии, США и Японии, и перенесены на другие вулканы, по которым имеется меньше данных, например, в Индонезии или Южной Америке."