Глубинное кипение магмы
Новая физическая теория связала глубокие землетрясения под Ключевским вулканом на Камчатке с дегазацией магмы.
В июле 2017 года «Ъ-Наука» уже писала о работах российских вулканологов — изучении глубоких вулканических землетрясений на Камчатке. Наблюдение такого рода сейсмичности в глубинных частях питающей вулкан магматической системы может свидетельствовать о начале ее активизации и, соответственно, использоваться в качестве раннего предвестника извержений. В то же время для полноценного использования наблюдения глубоких вулканических землетрясений в качестве прогнозного признака при мониторинге извержений необходимо понимание того, какие именно физические процессы их вызывают. Несмотря на наблюдения таких землетрясений под многими вулканами в разных районах в мире, работ по физическому моделированию их источников до настоящего времени было опубликовано крайне мало.
Разные типы землетрясений
Обычные «тектонические» землетрясения вызваны сбросом сдвиговых механических напряжений на геологических разломах. Но под большинством вулканов нет таких раз ломов и концентрации сдвиговых напряжений. В одной из работ японские и американские ученые предположили, что механические напряжения под вулканами могут возникать при охлаждении глубинных магматических интрузий и локальном тепловом сжатии. Но даже при таком сценарии происхождение землетрясений остается неясным, поскольку при больших температурах и давлениях на глубине под вулканами для горных пород характерна не хрупкая, а пластичная деформация, при которой землетрясений возникать не должно. К тому же сигналы глубоких вулканических землетрясений сильно отличаются от тех, которые регистрируются от источников, связанных с вспарыванием разломов, и содержат гораздо меньше высоких частот. Поэтому такие землетрясения принято называть «низкочастотными» или «длиннопериодными», и их происхождение связывают не с трещинами и разломами, а с резкими перепадами давления в магматических резервуарах или каналах.
Таким образом, для понимания происхождения этих землетрясений необходимо выяснить, какие именно физические процессы могут приводить к резким скачкам давления в магме на глубинах в несколько десятков километров.
Дегазация магмы и динамика вулканов
Для ответа на этот вопрос наша международная группа, включающая ученых из НИИ механики МГУ, Геофизической службы Израиля, Института физики Земли в Гренобле (Франция) и Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН, разработала новую физическую модель происхождения глубоких длиннопериодных вулканических землетрясений и провела серию численных экспериментов для ее проверки. Результаты численного моделирования сравнивались с сигналами землетрясений, наблюдаемыми под Ключевской группой вулканов на Камчатке.