Геологи нашли неожиданный механизм образования вулканического пепла
По данным издания EOS (публикация Американского геофизического союза), взрывные извержения вулканов остаются одним из самых непредсказуемых природных явлений на Земле. Ученые из Национального института геофизики и вулканологии Италии выяснили, что процесс образования пирокластов — обломков магмы и горных пород, которые вулкан выбрасывает в атмосферу, — устроен гораздо сложнее, чем считалось раньше. Результаты опубликованы в журнале Geology.
Почему это важно
Этим летом извержение Этны напомнило, насколько опасными бывают такие частицы. Пепел засыпал соседний город Катанию и на несколько недель парализовал работу местного аэропорта. Размер пирокластов определяет, на какое расстояние они разлетятся и какой вред причинят.
«Они нарушают воздушное и автомобильное движение, и все равно их нужно удалять, проводить очистку и оценивать их воздействие на урожай, растения, растительность в целом и дикую природу» — объясняет вулканолог Якопо Таддеуччи, руководитель нового исследования.
«Важно понимать, как образуются эти частицы, потому что это определяет их характеристики».
Что обнаружили исследователи
Команда изучила пирокласты трех базальтовых вулканов — Этны и Стромболи в Италии, а также Кумбре-Вьеха в Испании. Для этого использовали два метода. Сканирующая электронная микроскопия позволяет разглядеть поверхность частиц с огромным увеличением. Рентгеновская микротомография работает как компьютерная томография в больнице, только для камней — она показывает внутреннюю структуру объекта слой за слоем, не разрушая его.
Изучая микроскопические трещины, сросшиеся швы и вкрапления обломков внутри частиц, ученые пришли к выводу, что дробление магмы происходит не в одной точке и не мгновенно, а растянуто во времени и пространстве.
«Этот процесс не происходит в одной точке пространства и времени, а является длительным» — говорит Таддеуччи. «Он охватывает промежуток времени и пространства, простираясь от внутренней части вулкана до его внешней среды».
Раньше ученые фиксировали дробление вулканических бомб и лапилли уже в воздухе, после вылета из жерла. Новая работа впервые показывает на уровне микроструктуры, что похожий процесс идет и внутри вулкана, там, где напрямую его увидеть нельзя.
Частицы умеют склеиваться заново
Отдельное открытие касается противоположного процесса. Оказалось, что трещины в магме могут затягиваться, а раздробленные частицы — снова слипаться и спекаться между собой. Это не менее важно для итогового размера пепла, чем само дробление.
«Мы получаем все больше и больше доказательств того, что размер частиц контролируется не только расколом магмы, но и тем фактом, что разные частицы могут слипаться после раскола» — отмечает Таддеуччи.
Поскольку именно размер частиц влияет на то, как далеко и в каком направлении разносится пепел, это открытие поможет точнее настраивать компьютерные модели извержений.
Есть ли такие следы в пепле Этны
На прямой вопрос, встречаются ли подобные микроструктуры в продуктах недавнего извержения Этны, Таддеуччи ответил без колебаний.
«О, да, конечно. Большинство базальтовых извержений, имеющих взрывной характер, приводят к образованию подобных структур» — сказал он.
Такие микроструктуры сохраняются и в древних породах, а значит, геологи смогут по ним восстанавливать сценарии извержений прошлого и точнее прогнозировать будущие.
«Это большое преимущество по сравнению с землетрясениями или другими катастрофами, которые не оставляют таких хороших следов» — заключает ученый.
Таддеуччи особо подчеркнул, что результат получился благодаря коллективной работе. Сравнить извержения в разных странах удалось только благодаря коллегам из вулканических обсерваторий и институтов, многие из которых не попали в официальный список авторов статьи.
