Российские ученые выяснили, как питаются вулканы Камчатки
Вулканы, которые находятся к югу от Петропавловска-Камчатского (Мутновская Сопка, Горелый), ведут свою активность в другом режиме, чем те, что находятся недалеко от города (Корякский, Авачинский). Команда ученых из нескольких российских научно-исследовательских учреждений предположила, что так происходит потому, что эти группы вулканов по-разному питаются.
В районе Камчатки проходит зона субдукции — это место, где одна тектоническая плита подползает под другую. При этом процесс идет неравномерно: какие-то части плиты опускаются быстрее, какие-то — медленнее. Угол, под которым плита погружается в мантию, также на разных участках может быть разным. Вполне возможно, что все эти различия как раз и влияют на режимы извержения вулканов в разных частях Камчатки.
Как пишет издание «Наука в Сибири», чтобы проверить эту гипотезу, потребовалось несколько лет сложных исследований. Постоянные сейсмические станции на Камчатке расположены лишь в основных вулканических зонах: рядом с Петропавловском-Камчатским, в районе Авачинской группы и около Северной группы вулканов. Для построения полноценной модели того, как точно одна тектоническая плита заходит под другую, необходимы записи сети приборов, покрывающих всю площадь исследуемого района — чем равномернее, тем более точная и детальная получается модель.
Так что по всей ширине полуострова и от вулканов Горелый и Мутновский до вулкана Бакенинг исследователи равномерно расставили временные сейсмологические станции. Приборы вели непрерывные записи в 2019 и 2020 годах.
«Необходимо дорогостоящее оборудование, которое еще нужно расставить в труднодоступных районах со сложным рельефом. Перемещаться с одного места на другое приходилось на вертолетах, потому что дорог там нет. Через год мы сняли станции, обработали данные и только после этого смогли построить изображения сейсмической структуры», — рассказывает изданию старший научный сотрудник лаборатории сейсмической томографии ИНГГ СО РАН, кандидат геолого-минералогических наук Наталья Анатольевна Бушенкова.
Временная сейсмическая станция — это небольшой приборный комплекс, который ловит сигналы от любых движений внутри Земли и записывает их. Для работы временной станции без перерыва целый год рядом закапывается большой ящик с аккумуляторами. Чтобы уберечь от влаги и избежать повреждений, его заворачивают в полиэтилен.
В станции есть датчики, которые фиксируют колебания в трехмерной системе координат. Они записывают скорость и направление колебаний земной поверхности во время землетрясений, фиксируя даже самые небольшие.
Для каждого типа волн существуют собственные расчеты скорости. При этом реальная, зафиксированная приборами скорость нечасто совпадает с расчетной — на прохождение колебания сильно влияет структура земной коры под поверхностью.
Низкая скорость означает, что среда там менее плотная и более теплая. Это может говорить о вулканической активности. Высокая скорость, наоборот, говорит о том, что структура под поверхностью однородная и более плотная. А так как волны от землетрясений движутся в разных плоскостях, проанализировав множество параметров, можно построить довольно точную модель подповерхностного строения земной коры.
«Мы можем говорить о четких границах структур. Если соотношение скоростей волн в коре под вулканом примерно одинаково, значит, магма не накапливается. Делаем вывод, что в ближайшее время вулкан не будет извергаться», — рассказывает Наталья Бушенкова.
Таким образом российские ученые подтвердили идею о том, что на режим извержения вулканов влияет разница в том, как на разных участках одна тектоническая плита подползает под другую. Выяснилось, что на севере исследованного участка вулканы питаются с глубины порядка 50 км, так как одна плита погружается под другую под меньшим углом. В южной части она уходит вниз под большим углом — и Горелый, и Мутновский вулканы питаются с глубины 100 км. А под вулканами Авачинской группы данные о состоянии магматического очага отличаются.
«Под Авачей он на небольшой глубине, поэтому и поверхность вулкана греется, происходит постоянное выделение тепла, вероятно, вулкан может начать извергаться в ближайшие сто лет. Под Корякским вулканом магматический очаг расположен на большей глубине, почти 8 км. Совсем скоро он не будет извергаться, но когда-то в геологическом будущем может. Новые результаты показали, что эти вулканы имеют общий источник питания на глубине около 50 км», — делится Наталья Бушенкова.
Если вести подобный мониторинг на постоянной основе, это позволит предсказывать вулканическую активность, что особенно важно для густонаселенных районов. Кроме того, с помощью подобного моделирования можно выявлять и зоны гидротермальных выходов, где возможна установка гидротермальных станций. Это освободило бы людей от необходимости использовать для нагрева воды и отопления уголь или мазут. Такой опыт уже есть у Исландии. Камчатка и Курильские острова в будущем также смогут извлекать пользу из гидротермальных источников.
