Магма стала нагреваться в два раза быстрее! Новый отчет геологов США.
Mary Greeley: Все знают, что национальный парк Йеллоустоун находится над исполинским вулканом, о структуре которого точно уже никто ничего не знает . Однако, используя новый способ отслеживания потока тепла, выделяемого кальдерой, исследователи смогли, наконец, оценить тепловой балланс супервулкана. Теперь геологи говорят, что магматическая камера Йеллоустоуна нагревается в два раза быстрее, чем было измерено ранее.
Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Geosphere, ученые разработали новый способ оценки того, как быстро «подзаряжается» магма под супервулканом Йеллоустоун. Они провели прямые измерения массы и теплового потока воды из горячих источников в Нижнем бассейне Долины гейзеров.
Методика, разработанная командой из Университета штата Вашингтон (WSU) и Университета Айдахо, позволила исследователям лучше понять пулы магмы (расплавленная вулканическая порода под поверхностью Земли), которые перезаряжают систему. Это более точное знание позволит геологам USGS точно сказать, когда вулкан начнет извержение.
Питер Ларсон, профессор Института окружающей среды говорит: «Представьте уголь и паровой котел. Уголь горит и нагревает воду. Вода превращается в пар и котел взрывается. Вот что такое подогрев котла» .
Геологи обнаружили, что количество тепла в вытекающей из парка воде (горячие источники, озера и гейзеры) стало в два раза выше, чем в предыдущих исследованиях 2016-го года! И на основании этих данных было, соответственно, рассчитано количество свежей горячей магмы, ежегодно поступающей из мантийного плюма под магматической камерой.
Согласно оценкам, магмы поступает 3,2-6,3 кубических километра. Полученное тепло отдают атмосфере озера и гейзеры, однако, похоже, что магматическая камера сейчас в два раза быстрее «перезаряжается», заставляя озера кипеть, а гейзеры выстреливать чаще.
Последнее «крупное» извержение Йеллоустоуна произошло около 640 000 лет назад, произведя взрыв, который выбросил в 2000 раз больше пепла, чем извержение Сент-Хеленс в 1980 году. Небольшое извержение Йеллоустоуна также было еще около 70 000 лет назад.
Когда Йеллоустоун извергнется снова, большая часть его разрушительной силы будет исходить от вулканической породы, богатой диоксидом кремния, известной как риолит, которая прорывается сквозь земную кору и выбрасывается вулканом. Поэтому в своем исследовании геологи акцентировались на плюмах базальтовой магмы, которые, словно огонь под котлом, нагревают риолит магматической камеры снизу.
К счастью, огромное количество подземной воды, которая подпитывает гейзеры и горячие источники в Йеллоустоне, охлаждают магматическую камеру и препятствует ее слишком высокой температуре.
В последние годы геофизики исследовали магматическую камеру под Йеллоустоуном, обнаружив, что она двойная. На глубине 4-14 километров находится магма, в которой 9 процентов расплавлено, далее идет слой твердой, относительно холодной коры, под которым находится основное тело расплава, где твердой породы не более 2% .
Изотопные анализы показывают, что риолитовые магмы содержат «значительные компоненты коры», но базальты являются мантийными и, скорее всего, они являются основным источником энергии для плавления более поверхностных риолитовых магм.
Риолитовая магма богата кремнеземом, который придает ей большую вязкость и более низкую температуру плавления. Видимо с этим и связано образование как бы двойной магматической камеры. Согласно новой модели эти две противоположные по химическому составу массы постоянно наталкиваются друг на друга на глубинах от 5 до 10 км:
В результате этих столкновений пограничные слои магмы теряли энергию, образовав разделяющую магматическую камеру прослойку из охлажденной породы. Это тонкая, но по площади довольно большая горизонтальную область с максимальным диаметром до 15 км.
С одной стороны, эта холодная кристаллизованная пластина не даёт пробиться наверх базальту из мантийного плюма. С другой — она несет в себе другую опасность.
Дело в том, что риолитовая магма имеет склонность растворять в себе газы, поэтому она сейчас похожа на закрытую банку содовой (воды), которую поставили на огонь. Что будет, если вы попробуете открыть эту банку на свой страх и риск? И то же самое будет с Йеллоустоуном, если в коре над верхней магматической камерой появится отверстие.
Все уже наверняка видели компьютерное моделирование магматической камеры Йеллоустоуна, сделанное доктором Диланом П. Колоном. Его трехмерная анимация помогает представить, что происходит на глубине, где раскаленный текучий базальт и вязкий риолит сталкиваются.
Однако в свете новых данных Диланом П. Колон работает над новой компьютерной анимацией, поскольку из-за движения Северо-американской литосферной плиты плюм как бы сдвигается относительно литосферы со скоростью порядка 2 сантиметра в год, расплавляя над собой литосферу:
Это создает своего рода эффект конвейерной ленты, в котором мантийный плюм вызывал извержения на медленно продвигающейся линии в течение миллионов лет — линию, видимую в сегодняшней рельефе как равнину Снейк-Ривер.
Согласно новой топологической модели, описанной в журнале Geophysical Research Letters, вершина магматического плюма соприкоснулась с корой около 6,75 миллионов лет назад, вталкивая литосферу потоки раскаленной базальтовой магмы. Приблизительно через через 1,25 миллиона лет образовалось две зоны расплава:.
Конечно, пока всё это только теории и очень трудно объяснить, как это всё происходит на самом деле, говорят участвовавшие в исследовании геохимики и геологи. Особенно им непонятен светящийся на томограммах изотоп кислорода, который они называют «самой загадочной из геохимических сигнатур плюма».
Тем не менее, исследователи надеются, что новая тепловая модель кальдеры поможет им объяснить магматические взаимодействия и в конечном итоге поможет предсказать ближайшее будущее Йеллоустоуна.
