Расширенный поискНовая физическая теория связывает глубокие землетрясения под Ключевским вулканом на Камчатке с дегазацией магмы
Коллектив ученых лаборатории комплексного изучения и мониторинга геодинамических процессов в Курило-Камчатской зоне субдукции ИФЗ РАН разработал новую физическую теорию, объясняющую происхождение глубоких вулканических землетрясений.
Вулканические землетрясения многочисленны и разнообразны. Среди них можно выделить два основных типа: (1) вулкано-тектонические землетрясения, вызываемые активизацией многочисленных микроразломов в вулканических постройках и подстилающих их породах, и (2) так называемые длиннопериодные землетрясения, связанные с резкими вариациями давления непосредственно в магмоподводящих каналах. Этот второй тип вулканосейсмических источников излучает волны относительно низких частот – в диапазоне 1–5 Гц, что и объясняет их название.
Большинство длиннопериодных вулканических землетрясений происходит очень близко к поверхности на глубинах, не превышающих несколько километров. Их возникновение является явным признаком активизации поверхностной части питающей системы вулканов и поэтому рассматривается в качестве одного из основных краткосрочных предвестников извержений.
В тоже время под некоторыми вулканами длиннопериодные землетрясения наблюдаются на глубинах в несколько десятков километров, приблизительно соответствующих границе кора–мантия. Особенно интенсивна такая глубокая сейсмичность под Ключевским вулканом на Камчатке. Камчатские вулканологи изучают ее в течение десятилетий и стараются найти связь изменений количества глубоких длиннопериодных землетрясений с процессами активизации глубинных магматических очагов. Основная цель этих исследований – выявление возможных среднесрочных и долгосрочных прогностических признаков готовящихся извержений. Один их ключевых вопросов выявления такого рода признаков – понимание физических процессов, приводящих к возникновению глубоких длиннопериодных землетрясений.
Изучение происхождения глубоких длиннопериодных землетрясений под Ключевским вулканом является одной из важных задач лаборатории комплексного изучения и мониторинга геодинамических процессов в Курило-Камчатской зоне субдукции. Группа её сотрудников провела работу, включающую математическое моделирование с использованием данных о свойствах наблюдённых землетрясений и геохимическом составе лав Ключевского вулкана. В результате была разработана новая физическая модель, объясняющая происхождение землетрясений в глубинных вулканических очагах с выделением водяного пара и углекислого газа из магмы. Быстрый рост газовых пузырей вызывает резкие скачки давления, которые и формируют столь необычные землетрясения.
Обоснование связи длиннопериодных землетрясений с глубинной дегазацией магматических расплавов важно для разработки методов прогноза вулканических извержений, поскольку эти землетрясения свидетельствуют о внедрении новой порции расплавов в глубинный магматический очаг и начале стадии активизации вулкана.
Другой важный аспект новой теории состоит в том, что интенсивная сейсмическая активность в глубинных очагах под некоторыми вулканами (такими как Ключевской) может свидетельствовать о повышенной концентрации углекислого газа в питающей их магме и, соответственно, увеличении выброса парниковых газов в атмосферу.
Исследование выполнялось лабораторией комплексного изучения и мониторинга геодинамических процессов в Курило-Камчатской зоне субдукции, созданной на базе Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН в 2018 году при поддержке мегагранта Министерства образования и науки (No14.W03.31.0033) с участием сотрудников Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Института физики Земли в Гренобле (Франция), Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Камчатского филиала Единой геофизической службы РАН и Геофизической службы Израиля.
Результаты работы опубликованы в статье:
Melnik, O., V. Lyakhovsky, N.M. Shapiro, N. Galina, and O. Bergal-Kuvikas (2020). Deep long period volcanic earthquakes generated by degassing of volatile-rich basaltic magmas, Nature Communications.
