Світ дикої природи - Як землетрус викликає виверження вулканів

природи
Виверження вулкана Вчені давно помітили, що деякі вулканічні виверження траплялися після землетрусів, але досить далеко від їхніх епіцентрів. Ще Чарльз Дарвін розмірковував, чи немає зв'язку між чилійським землетрусом 1835 і виверженням вулкана Осорно, що стався через місяць. Порівняно недавньому виверженню Маунт Пінатубо у 1991 році на Філіппінах передував землетрус магнітудою 7,7, епіцентр якого розташовувався за сто км від вулкана. У 2009 році вулканологи з Оксфордського університету (Великобританія) з'ясували, що частота вивержень вулканів у Чилі значно зростала протягом 12 місяців, що йдуть за будь-яким землетрусом магнітудою 8 і більше.

Зв'язки між землетрусами та виверження пояснюють різними причинами. То шоковими хвилями, які викликають розм'якшення магми, а то й підземними поштовхами, що прискорюють ріст бульбашок у магмі та посилюють тиск магми. Але чому лише деякі вулкани відгукуються на землетруси? Чому їхня реакція слідує через кілька днів і навіть місяців після поштовхів? І чому така різноманітність вулканічних подій — від невеликих сплесків газу до повноцінних вивержень?

У новій роботі вулканологи під керівництвом Атсуко Намікі (Atsuko Namiki) з Університету Хіросіми (Японія) запропонували ще один механізм зв'язку — хлюпання киплячої магми. Вчені вирішили з'ясувати, який ефект на рідкий розплав матиме землетрус. Вони змоделювали в лабораторії ефект шокової хвилі землетрусу на магматичний осередок, використовуючи прямокутний бак, прикріплений до столу, що тремтить. Замість магми вони взяли щільний цукровий сироп і додавали туди шматки пластику різної форми, щоб змоделювати зважені кристали гірських порід, що осідають у розплаві.

У магматичному осередку розплаврозшаровується, тому вчені випробували плескання магми в трьох різних станах: одношаровий розплав у відкритому баку, шар пінистої магми у відкритому баку і розплав, на два шари, включаючи поверхневу піну, в закритому баку.

З'ясувалося, що сильне плескання з'являється, коли струс бака йде з частотою близькою до частоти, коли об'єкт вібрує. У шарі піни у своїй деформуються бульбашки до злипання, і тоді піна опадає. Піна з великими бульбашками схильна до опадіння. У реальному вулкані цей механізм може збільшити перенесення тепла в навколишні породи, посиливши тиск магми і навіть запустивши виверження.

У двошаровій системі піна не просто провалюється. Залишки піни змішуються з нижчим шаром рідини. У реальному магматичному осередку це може спричинити посилення кипіння та тиску магми, тим самим збільшуючи магматичну активність. Це пояснює, чому вулкани виливаються через місяці після землетрусу.

Використовуючи результати моделювання, вчені вивчили реальні випадки, коли після землетрусу вивергалися. Вони виявили, що для жерла розміром понад півметра потрібні низькочастотні землетруси - це допомагає пояснити, чому тільки великі землетруси здатні запустити вулканічну активність. Автори роботи стверджують, що для типової магми у триметровому жерлі землетрус магнітудою 7,5 викликає плескання та опадіння піни, навіть якщо вогнище розташоване за сто км від епіцентру.

Крім того вчені запропонували, що сферичні магматичні вогнища розміром кілометр під вулканами повинні резонувати з сейсмічними хвилями, доки щільний шар магми не заповнить значну частину резервуара.