Перейти к содержимому 
Новое исследование показывает, что богатая летучими компонентами магматическая шапка, расположенная всего в 3,8 километрах под Йеллоустонским национальным парком, играет критическую роль в предотвращении крупного извержения массивной вулканической системы парка.
Ученые из Университета Райса, Университета Нью-Мексико, Университета Юты и Техасского университета в Далласе совместно провели исследование, в ходе которого был выявлен отчетливый слой магмы, удерживающий тепло и давление, но позволяющий газам выходить — важный стабилизирующий механизм для кальдеры.
Содержание
Загадки магмы
Проект возглавляли Ченлонг Дуан и Брэндон Шмандт из Университета Райса, которые исследовали движение магмы, флюидов и летучих компонентов в земной коре в рамках гранта Национального научного фонда. В их исследовании использовались сейсмическое профилирование с контролируемым источником и передовое компьютерное моделирование.
Предыдущие исследования оставляли значительную неопределенность относительно глубины и структуры магматического резервуара Йеллоустоуна, оценки варьировались от 3 до 8 километров ниже поверхности. Ученые также обсуждали, как текущая магматическая система соотносится с ее прошлыми состояниями.
«Десятилетиями мы знали, что под Йеллоустоуном есть магма, но точная глубина и структура ее верхней границы оставались большим вопросом, — сказал Шмандт, профессор наук о Земле, окружающей среде и планетах. — Мы обнаружили, что этот резервуар не застыл — он существует уже пару миллионов лет, но все еще динамичен».
Сейсмическое профилирование в Йеллоустоуне
Исследователи приступили к работе с помощью уникального прибора — мощного сейсмического вибратора, установленного на 24-тонном грузовике. Специальное оборудование генерировало низкочастотные колебания, которые проникали в земные недра. Отраженные от подземных слоев волны фиксировались чувствительными приборами, позволяя ученым создать детальное сейсмическое картирование геологических структур.
В результате исследований на глубине 3,8 километра был обнаружен четко выраженный магматический слой. «Обнаружение столь интенсивного отражающего слоя на такой глубине стало для нас настоящим сюрпризом», — поделился Шмандт.
Моделирование магматической шапки
Чтобы лучше понять природу этого образования, Дуан и Шмандт обратились к компьютерному моделированию, тестируя различные комбинации породы, расплава и содержания летучих компонентов. Наилучшее совпадение дала модель пористой породы, содержащей силикатный расплав и пузырьки воды в сверхкритической фазе.
Эта конфигурация соответствовала богатой летучими компонентами шапке с пористостью около 14%, половина которой была занята пузырьками жидкости.
Поднимающаяся и декомпрессирующая магма часто образует пузырьки водяного пара и углекислого газа, что может увеличить плавучесть и потенциально спровоцировать извержения. Однако исследователи обнаружили, что система Йеллоустоуна функционирует иначе. Пористая порода действует как предохранительный клапан, позволяя газам постепенно выходить, подобно системе, «дышащей» под давлением.
«Хотя мы обнаружили богатый летучими компонентами слой, содержание пузырьков и расплава в нем ниже уровней, обычно связываемых с неизбежным извержением, — сказал Шмандт. — Вместо этого, похоже, система эффективно выпускает газ через трещины и каналы между кристаллами минералов, что логично, учитывая многочисленные гидротермальные источники Йеллоустоуна, испускающие магматические газы».
Перспективы
Это исследование знаменует собой значительный прогресс в понимании вулканической активности Йеллоустоуна. Установив базовый уровень текущего функционирования кальдеры, будущие исследования смогут выявлять ранние признаки изменений в содержании расплава или газа, которые могли бы сигнализировать о потенциальной нестабильности. Кроме того, разработанные методы сейсмического профилирования могут быть применены к другим геологическим объектам.
«Возможность видеть то, что происходит под землей, важна для всего, от геотермальной энергии до хранения углекислого газа, — сказал Шмандт. — Эта работа показывает, что с помощью творчества и настойчивости мы можем разобраться в сложных данных и раскрыть то, что происходит под нашими ногами».
Статья опубликована в журнале Nature.
Читайте также: Гигантские древние вирусы скрываются в горячих источниках Йеллоустона
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.