Підводний супервулкан Кікай біля узбережжя Японії поступово поповнює своє підземне сховище магми — через приблизно 7300 років після одного з найпотужніших вивержень сучасної геологічної епохи. Такого висновку дійшла команда дослідників з Університету Кобе, яка виявила під вулканічною кальдерою велику область із високим вмістом магми.
Результати допомагають зрозуміти, як гігантські вулканічні системи відновлюють запаси розплавленої породи після катастрофічних вивержень. Ці знання можуть стати корисними для вивчення інших супервулканів, зокрема Єллоустоуна у США та Тоби в Індонезії. Водночас науковці не стверджують, що Кікай готується до нового масштабного виверження.
Підводна кальдера приховує величезний резервуар магми
Найпотужніші вулканічні виверження здатні викидати колосальні обсяги магми, змінюючи ландшафт на великих територіях. Коли значна частина розплавленої породи виходить із підземного резервуара, породи над ним можуть просідати, утворюючи широку западину — кальдеру.
Саме до таких вулканічних систем належить Кікай, більша частина якого розташована під водою. Приблизно 7300 років тому він спричинив надзвичайно потужне виверження, яке вважають найбільшим відомим вулканічним виверженням голоцену — геологічної епохи, що почалася близько 11 700 років тому й триває досі.
Попри масштаб таких подій, механізм накопичення величезних обсягів магми під кальдерами залишається недостатньо вивченим. Щоб зрозуміти, коли вулкан може знову активізуватися, потрібно з’ясувати, як його підземна система відновлюється після виверження.
«Ми маємо зрозуміти, як можуть накопичуватися настільки великі обсяги магми, щоб пояснити механізм гігантських вивержень кальдер», — зазначив геофізик Університету Кобе Нобуказу Сеама.
Як науковці зазирнули під морське дно
Для дослідження Кікая фахівці Університету Кобе співпрацювали з Японським агентством морських і земних наук і технологій (JAMSTEC). Вони використали масиви пневматичних гармат, які створюють потужні акустичні імпульси. Ці сигнали проходять крізь земну кору, а їхнє поширення реєструють сейсмометри, встановлені на морському дні.
Сейсмічні хвилі по-різному проходять крізь тверді породи та ділянки, де присутній розплавлений матеріал. Аналізуючи ці відмінності, дослідники можуть визначати розташування й приблизні розміри підземних структур, які неможливо побачити безпосередньо.
Вимірювання виявили значну область із високою часткою магми під місцем, пов’язаним із давнім супервиверженням. Її розташування та масштаби вказують, що йдеться про ту саму систему зберігання магми, яка брала участь у виверженні тисячі років тому. Результати дослідження опубліковано в журналі Communications Earth & Environment.
Нова магма, а не лише залишки давнього виверження
Особливо важливим виявилося те, що магма під Кікаєм, імовірно, не є просто залишком матеріалу, який зберігся з часів катастрофи. Попередні дослідження показали, що приблизно протягом останніх 3900 років у центральній частині кальдери формувався новий лавовий купол. Він виникає, коли густа, в’язка лава накопичується поблизу вулканічного отвору, а не розтікається далеко по поверхні.
Хімічний склад матеріалу цього купола та інших продуктів пізнішої вулканічної активності відрізняється від складу порід, викинутих під час гігантського виверження.
Ця відмінність свідчить, що підземний резервуар отримував нові порції магми з глибших шарів земної кори або мантії. За інтерпретацією дослідників, розплавлена порода поступово надходить до старої системи та поповнює її.
«Це означає, що магма, яка зараз перебуває в резервуарі під лавовим куполом, імовірно, є нещодавно введеною магмою», — пояснив Сеама.
Однак накопичення магми саме по собі не означає, що масштабне виверження неминуче. Воно лише показує, як вулканічна система може відновлюватися протягом тисячоліть.
Що це відкриття означає для Єллоустоуна
Дослідники вважають, що виявлений механізм може допомогти пояснити будову інших великих кальдер, зокрема Єллоустоуна та Тоби. Під цими вулканічними системами також існують значні магматичні резервуари, розташовані відносно близько до поверхні.
Модель повторного надходження магми передбачає, що після масштабного виверження підземна система не обов’язково залишається спорожнілою. Натомість вона може поступово наповнюватися новим розплавом, відновлюючи умови для майбутньої вулканічної активності.
Щоб перевірити цю гіпотезу, науковці планують удосконалити сейсмічні методи, які дали змогу дослідити Кікай. Це допоможе точніше визначати розташування магми, її переміщення та зміни підземних резервуарів.
Довгострокова мета таких досліджень — краще розпізнавати ознаки, що можуть передувати великим виверженням. Проте наразі відкриття не дає змоги передбачити дату наступного виверження Кікая чи інших супервулканів. Воно насамперед розкриває один із ключових процесів, завдяки яким ці гігантські вулканічні системи можуть відновлюватися після катастрофічних подій.
