Образцы чрезвычайно мелких кристаллических сгустков, каждый из которых отполирован до толщины человеческого волоса или тоньше, позволили получить информацию о процессе, спровоцировавшем мощное извержение вулкана Августин на Аляске в 2006 году.
Исследователь-аспирант Валери Вассер из Геофизического института Университета Аляски в Фэрбенксе выяснила, что добавление горячей новой магмы в резервуар вулкана Августин, где уже находилась более холодная и старая магма, привело к повышению давления, достаточного для того, чтобы спровоцировать извержение 2006 года.
Анализ Валери Вассер кристаллических сгустков вулкана Августин был опубликован 29 мая в журнале Geology.
Кристаллические сгустки — это два или более соединённых кристалла, образовавшихся в магме. Горячая магма может частично расплавить кристаллы, оставляя так называемые поверхности растворения. Цикл плавления, за которым следует рост кристаллов, может оставить серию таких пограничных линий.
«Когда кристаллы растут, они образуют что-то вроде древесных колец», — сказала Вассер. «Поскольку давление и температура изменились, эти новые „древесные кольца“ на кристаллах будут иметь другой состав, чем предыдущие кольца».
Вассер пришла к выводу, что приток новой магмы увеличил давление в камере на 7,7 мегапаскаля, что эквивалентно примерно 125-кратному увеличению давления по сравнению со средней домашней скороваркой. Она пришла к такому выводу, обнаружив примерно 3,9% увеличение содержания кальция в плагиоклазе, минерале, который часто используется вулканологами для интерпретации состава магмы, истории охлаждения и содержания воды.
Такое давление может привести к разрушению горных пород и образованию путей для подъёма магмы.
«Сложно сказать точно, какой была прочность горных пород на Августине, но обычно она составляет от одного до 10 мегапаскалей», — сказала Вассер. «Мы находимся на верхнем пределе этого диапазона, так что весьма вероятно, что это увеличение давления было достаточно большим, чтобы разрушить горные породы».
И это, как предполагает научная статья, могло вызвать восходящий поток магмы и, возможно, было достаточно, чтобы прорвать поверхность в виде извержения.
Метод Вассер может быть использован для получения оценок изменений давления до извержения после извержения на других дуговых вулканах, тех, что образуются там, где одна тектоническая плита погружается под другую. Этот метод дополняет геофизическое моделирование и углубляет понимание магматических процессов.
В январе 2006 года серия взрывных извержений из вулкана Августин подняла столбы пепла на высоту до 45 000 футов, нарушила воздушное сообщение и оставила пепел в 70 милях от Хомера. Это было самое значительное извержение на Августине, расположенном примерно в 176 милях к юго-западу от Анкориджа на острове Августин в заливе Кука, с 1986 года. С 2006 года вулкан не извергался.
Вассер проанализировала 10 кристаллических сгустков из вулканической породы, похожей на хлебную корку, образованной, когда сгусток вязкой лавы выбрасывается в атмосферу. Его внешняя поверхность охлаждается и затвердевает, в то время как расширяющиеся газы всё ещё горячего содержимого раскалывают корку, создавая текстуру поверхности, напоминающую буханку хлеба.
Каждый сгусток состоял из кристаллов плагиоклаза и ортопироксена. Кристаллы плагиоклаза более восприимчивы к изменениям, поэтому они предоставили более убедительные доказательства увеличения давления.
Сгусток хлеба Вассер включает кристаллы плагиоклаза с различными моделями роста, что указывает на то, что они произошли из разных мест в магматическом очаге.
«В геофизических методах, таких как геодезия, учёные изучают, как движется поверхность Земли, и рассчитывают, что это означает для магмы, находящейся под давлением под поверхностью», — сказала Вассер. «Здесь, вместо того чтобы рассматривать последствия, которые давление оказывает на поверхность, мы смотрим непосредственно на то, что увеличивающееся давление означало для кристаллов в самой магме».
Соавторами исследования являются профессор-исследователь Павел Избеков; профессор-исследователь Тарин Лопес; и бывший аспирант-исследователь Джамшид А. Мошрефзаде, ныне работающий в Отделении геологических и геофизических исследований Аляски. Все они работают в Обсерватории вулканов Аляски, совместной программе Геофизического института Университета Аляски, Отдела геологических и геофизических исследований Аляски и Геологической службы США. Натан Грэм, менеджер лаборатории передовой instrumentation в Геофизическом институте, также является соавтором.
Предоставлено Университетом Аляски в Фэрбенксе.