Ученые из Корнеллского университета установили, что извержения вулкана Этна в Италии могут иметь два принципиально разных механизма. В зависимости от соотношения углекислого газа и воды в магме она поднимается к поверхности с разной глубины и скоростью, что напрямую влияет на характер извержения.
Команда под руководством профессора Эстебана Газеля реконструировала два крупных исторических события. Анализ показал, что во время плинианского извержения 122 года до н. э. магма медленно поднималась с глубины около 22 км, после чего на несколько недель задерживалась в неглубоком резервуаре (2–5 км). Там она постепенно теряла газ, прежде чем извергнуться. Ключевую роль в этом процессе играл водяной пар.
Совершенно иначе развивалось извержение, произошедшее около 4000 лет назад. В том случае магма стремительно, всего за несколько часов, поднялась с гораздо большей глубины – от 24 до 30 км. Ученые связывают такой быстрый подъем с высокой концентрацией углекислого газа. Таким образом, баланс между CO2 и водой определяет, будет ли извержение быстрым и глубинным, или же магма будет медленнее двигаться из неглубоких очагов.
Для реконструкции событий исследователи применили метод рамановской спектроскопии. Они изучили микроскопические пузырьки газа, заключенные в кристаллах, которые сформировались в магме. По плотности CO2 в этих пузырьках, чей размер не превышает 1–10% толщины человеческого волоса, ученые рассчитали давление и, соответственно, глубину залегания магмы.
Как отмечают авторы, эти выводы помогут усовершенствовать модели, которые применяют для оценки рисков будущих извержений. Сведения о том, где зарождается подъем магмы, как быстро он идет и какие газы им управляют, позволят точнее прогнозировать вулканическую активность. Работа опубликована в журнале Geochemistry, Geophysics, Geosystems.
