Вулканический комплекс Лагуна-дель-Мауле в Чили представляет собой большой, сложный и взрывоопасный ландшафт, который, как ни странно, испытывает недостаток в классическом конусе, наблюдаемом на многих вулканах, включая фуэго, вулкан Гватемалы, который убил сотни людей в результате извержения 3 июня.
Это основная задача, чтобы понять регион горных вершин, который разразился 50 раз за последние 20 000 лет. Но отправная точка для улавливания большой картины исследования, опубликованного сегодня (27 июня) в Science Advances , довольно проста: это кольцо, на котором стоящая вода выходит на ванну.
Как и берег древнего озера, кольцо ванны должно быть горизонтальным, когда оно образуется. Но, как отмечал много лет назад профессор Массачусетского технологического университета в Висконсине-Мэдисон, древняя возвышенная береговая линия в Мауле сейчас склоняется с низкого места на севере до высокого пятна на юге.
Вулканы Маула, расположенные в регионе, который видел огромные извержения в течение последних миллионов лет, являются беспокойными. С 2007 года спутниковые приборы измеряли среднее поднятие на 8 дюймов в год - далеко и далеко, самый быстрый и длинный измеренный рост беспокойного вулкана в мире, и безошибочный признак того, что расплавленная скала под этим углом поднимается.
Певец, вулканолог и специалист по датированию скал, в настоящее время руководит пятилетним проектом Национального научного фонда для изучения Мауле с использованием самых разных геологических методов. Понимая, почему это происходит, и то, что он предвещает, являются двумя центральными целями проекта, в результате чего на сайт пришли десятки ученых и студентов.
Как правило, вулканология - это упражнение заднего вида. Месяцы, годы или даже 50 миллионов лет после того, как лава остывает и зола оседает, ученые изучают химию, форму и распределение горных пород в судебном порядке, чтобы понять вулканический участок. В Лагуна-дель-Мауле, среди наиболее активных вулканических регионов мира, Зингер пытается документировать условия и процессы до следующего извержения.
В Чили насчитывается более 80 вулканов. Моле, наряду со многими другими, извергает риолит, особенно взрывоопасный вид расплавленной породы. Rhyolite содержит высокий уровень воды и углекислого газа, которые как вспыхивают до газа, когда давление падает, когда магма приближается к земной поверхности.
Знание скорости и вариаций магмы, поднимающейся в водоем под вулканом, имеет решающее значение для вопросов о будущих извержениях, но измерения свойств горных пород до дюжины миль под землей должны, по определению, быть косвенными.
Цель, Сингер говорит: «Является ли создание умственной картины, модели, для механизмов, которые действуют до большого или« супер »извержения».
В исследовании Science Advances использовалась древняя береговая линия для базовой информации о ландшафте области 10 000 лет назад. Это было тогда, когда поток риолитовой лавы, который «закупоривал» выход озера, рухнул, понизив уровень воды примерно на 200 метров до его нынешнего уровня.
Реликвийная береговая линия была длиной не менее 60 километров, хотя большая часть ее с тех пор была покрыта потоками лавы. Во время четырех полевых поездок Сингер и его коллеги использовали точные GPS-приборы для измерения высоты в 64 точках вдоль береговой линии.
Наивысшая точка, по их мнению, была на 62 метра выше самой низкой точки, позволяя исследователям рассчитать средний подъем 6 миллиметров в год. Но если текущее быстрое поднятие после периода стабильности типично, то общее восхождение, вероятно, имело место до 16 быстрых импульсов, составляющих в среднем 50 лет каждый, за последние 10 000 лет.
Базовая информация о подъеме затем была объединена с данными о тряске, гравитации и электропроводности земли, а также анализе минералов на поверхности - реликтов прошлых извержений - для лучшего изображения геологической ситуации.
Элен Ле Мевел, научный сотрудник UW-Madison Geoscience Ph.D. и соавтор бумаги, использовали деформацию береговой линии для оценки формы, размера и глубины тела магмы, которые росли под южным озером озера. Тело имеет глубину 7 километров и имеет форму, похожую на яйцо.
Поскольку естественная лавовая плотина лопнула, а уровень озера упал, исследователи подсчитали, что в этот резервуар поднялось 13 кубических километров магмы, чтобы создать тело магмы, которое подняло вышележащую вулканическую область.
В тот же период разразились еще девять кубических километров магмы.
Проясненное представление о темпе и деталях поднятия помогло команде Зингера решить две актуальные проблемы в вулканологии:
- Какую роль играют жидкости в возникновении подъема на самых больших, самых опасных вулканах? Вулканическое поднятие может быть вызвано нарастающей магмой или жидкостью или газом под давлением. Если исследователи верны, что периоды поднятия чередуются с периодами стабильности более 9400 лет, то магма, должно быть, охлаждалась в твердую породу. В противном случае каждое извержение позволило бы жидкости и газу сбежать, вызывая дефляцию.
- Что определяет, извергается ли магматический резервуар или замерзает в гигантское однородное горное тело наподобие Half Dome (называемое плутоном)? Могут ли оба явления встречаться в одном пуле магмы в одно и то же время? «Здесь у нас есть доказательства того, что один и тот же резервуар магмы может поддерживать оба процесса», - говорит Сингер. «Водохранилище магмы медленно растет в течение тысяч лет на небольшой глубине, а некоторые из них замерзают, но в течение того же периода он также извергается».
Что касается самого Маула, темпы роста, похоже, замедляются после 11 лет гонок. Вероятно, это уменьшит вероятность извержения в ближайшей перспективе, что является хорошей новостью для чилийцев и для аргентинцев, которые живут по ветру от этого пограничного комплекса. Статус предупреждения Маула в настоящее время является низким в списке более 40 опасных вулканов, наблюдаемых в Наблюдателе вулканов Южного Анда.
Но это еще не конец истории, говорит Сингер. Даже если вторжения магмы в Мауле медленно прекратятся, другие факторы могут вызвать извержение.
Чили, часть Кольца Огня, была местом двух из четырех самых сильных землетрясений в прошлом веке. Более того, даже когда подъем поднимается, землетрясение вдоль небольшого локального разлома может способствовать достаточному движению магмы, чтобы вызвать еще одно извержение в Мауле, говорит Сингер.
Это исследование было поддержано грантами US NSF EAR-1411779 и EAR-1322595, OVDAS / SERNAGEOMIN и Программой помощи при стихийных бедствиях вулканов USGS.
