Сейсмологи, создавшие искусственные землетрясения, чтобы заглянуть внутрь кальдеры Йеллоустоуна, обнаружили важные скрытые особенности резервуара расплавленных и перегретых пород и газа.
Из-за ограничений в методах визуализации исследователи ранее не могли точно определить верхнюю границу резервуара и получить представление о его содержимом. Эти характеристики сильно влияют на стабильность опасных вулканических систем, таких как Йеллоустоунский вулканический район, который охватывает части штатов Вайоминг, Айдахо и Монтана. Последнее суперизвержение, произошедшее около 630 000 лет назад, покрыло большую часть Северной Америки.
Новые данные, опубликованные в журнале Nature, подтверждают, что вулкан Йеллоустоун не находится под угрозой немедленного извержения.
Исследователи давно используют сеть стационарных сейсмометров в Йеллоустоунском национальном парке для мониторинга частых землетрясений. Поскольку сейсмические волны ведут себя по-разному при столкновении с расплавленной породой, их также использовали для визуализации подземных особенностей, таких как магматическая камера.
Для этого исследования команда развернула массив из 650 портативных детекторов на интервалах 100–150 метров вдоль дорог Йеллоустоунского национального парка. Вместо того чтобы ждать землетрясений, они использовали сейсмический вибратор для ввода низкочастотных вибраций в землю.
«В некотором смысле мы вызываем собственные землетрясения и записываем все данные на сейсмометры», — говорит соавтор исследования Джейми Фаррелл, профессор геологии и геофизики в Университете Юты и главный сейсмолог Йеллоустоунской вулканической обсерватории, действующей при Геологической службе США (USGS). «И поскольку мы разместили так много детекторов, мы можем получить изображение подземных структур с более высоким разрешением».
Их результаты показывают, что верхняя часть камеры находится на глубине 3,8 километра ниже поверхности Земли. «Глубина 3,8 километра важна. Мы знаем, какое давление будет и как будут выходить пузырьки из магмы», — говорит Фаррелл. «Одна из вещей, которая делает эти извержения такими разрушительными, заключается в том, что если газы окажутся в ловушке, они станут очень взрывоопасными при декомпрессии».
Искусственная сейсмическая визуализация показала, что верхняя магматическая камера состоит из 86% твёрдой породы, а оставшиеся 14% составляют расплавленная порода и летучие газы и жидкости, заполняющие поры.
«Когда магма поднимается из более глубоких слоёв земной коры, из расплава выделяются летучие вещества, такие как CO₂ и H₂O», — говорит соавтор Фан-Чи Лин, профессор кафедры геологии и геофизики.
Установка Vibroseis работает в Йеллоустонском национальном парке. Чтобы не беспокоить посетителей парка, исследователи использовали это оборудование, которое распространяет искусственные сейсмические волны через землю, ночью.
«Из-за своей плавучести они имеют тенденцию накапливаться в верхней части магматической камеры. Но если есть канал, они могут выйти на поверхность».
Хорошая новость заключается в том, что большая часть этого газа выходит на поверхность через геотермальные объекты Йеллоустоуна, не накапливаясь до опасных уровней.
По словам Майка Поланда, учёного, отвечающего за Йеллоустоунскую вулканическую обсерваторию, эти недавние прорывы в области сейсмической визуализации позволяют учёным заглянуть внутрь вулканов новыми способами. «Это помогает нам больше узнать о тепловом двигателе, который питает Йеллоустоун, и о том, как распределяется магма», — говорит Поланд. «Это может иметь значение для нашего восприятия вулканической опасности».
Он добавляет, что знания, полученные в Йеллоустоуне, можно использовать, чтобы лучше понять вулканы в других частях мира, которые гораздо более активны, но их сложнее изучать, например, Флегрейские поля в Италии или Санторини в Греции.
Добавить комментарий