Свойства магмы внутри вулкана влияют на то, как будет разворачиваться извержение. В частности, вязкость этой расплавленной породы является основным фактором, влияющим на то, насколько опасным может быть извержение для близлежащих населенных пунктов.
Очень вязкие магмы связаны с более мощными взрывами, потому что они могут блокировать выход газа через вентиляционные отверстия, позволяя создавать давление внутри водопроводной системы вулкана. С другой стороны, вытеснение более вязкой магмы приводит к более медленным потокам лавы.
«Но вязкость магмы обычно определяется количественно только после извержения, а не заранее», – поясняет Диана Роман из Карнеги. "Итак, мы всегда пытаемся определить ранние признаки вязкости магмы, которые могут помочь спрогнозировать тип извержения вулкана."
Она провела новую работу по определению показателя вязкости магмы, который можно измерить до извержения. Это может помочь ученым и менеджерам по чрезвычайным ситуациям понять возможные закономерности будущих извержений. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Событие 2018 г. включало в себя первую эруптивную активность в нижней восточной рифтовой зоне Килауэа с 1960 г. Первая из 24 трещин открылась в начале мая, и извержение продолжалось ровно три месяца. Эта ситуация предоставила беспрецедентный доступ к информации для многих исследователей, включая Романа и ее коллег – Арианну Солдати и Дона Дингвелла из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана, Брюса Хоутона из Гавайского университета в Маноа и Брайана Широ из Университета Людвига-Максимилиана.S. Гавайская вулканическая обсерватория Геологической службы.
Это событие предоставило множество одновременных данных о поведении магмы как с высокой, так и с низкой вязкостью, а также о напряжениях до извержения в твердых породах, лежащих под Килауэа.
Тектоническая и вулканическая деятельность вызывает образование трещин, называемых разломами, в горных породах, составляющих земную кору. Когда геологические нагрузки заставляют эти разломы перемещаться друг относительно друга, геофизики измеряют трехмерную ориентацию и движение разломов с помощью сейсмических инструментов.
Изучая, что произошло в нижней части Восточной рифтовой зоны Килауэа в 2018 году, Роман и ее коллеги определили, что направление движений разломов в нижней части Восточной рифтовой зоны до и во время извержения вулкана можно использовать для оценки вязкости поднимающейся магмы в периоды предшествующие волнения.
«Мы смогли показать, что с помощью надежного мониторинга мы можем связать давление и напряжение в водопроводной системе вулкана с подземным движением более вязкой магмы», – пояснил Роман. "Это позволит специалистам по мониторингу лучше предвидеть извержение вулканов, таких как Килауэа, и заранее разрабатывать стратегии реагирования."
Исследование было поддержано докторской стипендией Александра фон Гумбольдта, Advanced Grant 834225 Европейского исследовательского совета, U.S.
Национальный научный фонд и U.S. Финансирование дополнительных исследований в связи со стихийными бедствиями геологической службы.