Цивилизация
Российские ученые под вулканами Ключевской группы на Камчатке зарегистрировали слабые глубинные длиннопериодные землетрясения и впервые установили, как они связаны с приповерхностными землетрясениями, происходящими незадолго до извержения вулканов. Геофизики с помощью сейсмических данных определили скорость подъема магмы от глубинного очага к поверхности. Результаты наблюдений за вулканами на Камчатке опубликованы в высокорейтинговом журнале Nature GeoScience. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).
Вулканы и связанные с ними магматические системы генерируют землетрясения, которые люди совсем не ощущают. Такие землетрясения называются длиннопериодными. Основные землетрясения на Земле обычно связаны с подвижками на тектонических разломах и вызваны напряжениями в земной коре и литосфере. А под вулканами землетрясения другие, и своим возникновением они обязаны движению магмы на глубине и изменениям давления в магматическом очаге. Коллектив российских ученых выяснил, что длиннопериодные вулканические землетрясения (а точнее, рост их активности) являются прямыми предвестниками извержений вулканов, причем как крупных магматических событий, так и совсем незначительных.
«Длиннопериодные вулканические землетрясения наблюдаются по всему миру, но чаще всего они локализуются очень близко к поверхности, то есть на глубине первых сотен метров – километров. Особенно интересны глубинные землетрясения: они являются одними из самых первых предвестников активизации наиболее глубокой части магматической системы, что в конечном итоге приводит к извержению», — объясняет Николай Шапиро, руководитель гранта РНФ, доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН и лаборатории сейсмологии Института физики Земли в Париже.
Многие ученые сходятся во мнении, что вулканы Ключевской группы имеют общий магматический очаг, расположенный на глубине около 30 км. Из него магма поднимается в более мелкие очаги, находящиеся под каждым вулкланом, через сложную систему магмоподводящих каналов. В статье рассматриваются три действующих вулкана Ключевской группы на Камчатке: Ключевской, Безымянный и Плоский Толбачик. Российским ученым впервые удалось установить, что извержение каждого из этих вулканов предваряют активизация глубинного магматического очага и связанные с ней долгопериодные землетрясения.
Силу землетрясения характеризует его магнитуда. Для длиннопериодных вулканических землетрясений эта величина, как правило, не превышает 2. Это настолько небольшое значение, что люди, живущие на Камчатке, совсем не ощущают глубинных вулканических землетрясений.
Регистрируют длиннопериодические землетрясения ученые с помощью сейсмографов – приборов, чувствительных к колебаниям грунта. Сеть наблюдений из двух десятков сейсмографов была установлена Камчатским филиалом геофизической службы РАН в разных частях Ключевской группы вулканов. Используя сейсмические данные, ученые регистрируют сигналы, соответствующие вулканическим землетрясениям разной глубины, а потом определяют местоположение источника колебаний, или гипоцентр землетрясения.
Уникальность полученных результатов в том, что вулканические землетрясения на такой большой глубине наблюдаются у очень малого количества вулканов. Ключевская группа вулканов на Камчатке на данный момент является одной из самых активных в мире: скорость поступления магмы в глубинный очаг здесь существенно больше, чем под другими вулканами, поэтому глубинные землетрясения на Камчатке встречаются так часто, и здесь их обнаружить и зарегистрировать легче, чем в другом вулканическом районе.
Геофизики вели наблюдения в течение двух лет до большого извержения вулкана Плоский Толбачик, начавшегося 27 ноября 2012 года. В результате было обнаружено, что активность глубоких длиннопериодных событий увеличивалась на протяжении этого временного периода, что соответствует постепенной активизации и увеличению давления в глубоком магматическом очаге на глубине 30 км. Причем это давление обязано своим существованием накоплению флюидов (газообразной составляющей магмы) в магматическом очаге, которые и «двигают» магму вверх, к вулканам. Так удалось установить, что землетрясениям на поверхности предшествуют землетрясения на глубине.
Полученные сейсмические данные позволили определить время, которое необходимо для миграции сейсмической активности с глубины на поверхность. Ученые интерпретировали эту миграцию как распространение давления в магматической системе, которому понадобится около двух-трех месяцев на путь длиной 30 км до вулкана.
По словам Николая Шапиро, точно предсказать, когда произойдет извержение после активизации глубинного очага, нельзя. Можно приблизительно сказать, что если на глубине наблюдается увеличение активности длиннопериодных землетрясений (не просто сами по себе землетрясения, а именно увеличение их активности), то можно ожидать, что через несколько недель или месяцев произойдет активизация верхней части вулканической системы с возможными извержениями.
