Τα αδρανή ηφαίστεια εξακολουθούν να περιέχουν βαθιές δεξαμενές μάγματος
Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν ότι τα αδρανή ηφαίστεια εξακολουθούν να περιέχουν βαθιές δεξαμενές μάγματος.
Τα ηφαίστεια που φαίνονται ήσυχα μπορούν να φιλοξενούν ακόμα μια μεγάλη ποσότητα λιωμένου μάγματος κοντά στην επιφάνεια της Γης, πολύ καιρό αφότου οι εκρήξεις ξεθωριάσουν από τη μνήμη.
Νέα ευρήματα δείχνουν ότι αυτό το θαμμένο μάγμα μπορεί να παραμείνει για χρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι οι μεγάλες περίοδοι χωρίς δραστηριότητα δεν μειώνουν απαραίτητα τον υποκείμενο κίνδυνο.
Μάγμα που δεν φεύγει
Σε όλη την οροσειρά Cascade στις βορειοδυτικές Ηνωμένες Πολιτείες, οι ερευνητές εντόπισαν εκτεταμένες δεξαμενές μάγματος κάτω από αρκετά μεγάλα ηφαίστεια που έχουν δείξει μικρή ή καθόλου πρόσφατη εκρηκτική δραστηριότητα.
Η εργασία διεξήχθη από τον Guanning Pang, Ph.D., στο Πανεπιστήμιο Cornell . Μελετά πώς οι σεισμοί αποκαλύπτουν μάγμα κρυμμένο στο υπέδαφος.
Ένωσε τις δυνάμεις του με την Αμερικανική Γεωλογική Υπηρεσία (USGS) για να χρησιμοποιήσει σταθμούς παρακολούθησης που ήδη περιβάλλουν αρκετές μεγάλες κορυφές.
Μαζί, η ομάδα αμφισβήτησε την απλή ιδέα ότι το μάγμα αποστραγγίζεται μετά από εκρήξεις και εξαφανίζεται καθώς ένα ηφαίστειο γίνεται αδρανές .
Ηφαιστειακές απειλές στα βορειοδυτικά
Κοινότητες από την Ουάσινγκτον μέχρι τη βόρεια Καλιφόρνια ζουν κοντά σε ηφαίστεια που το USGS έχει κατατάξει στην κατηγορία πολύ υψηλής απειλής στην ενημέρωση αξιολόγησής του .
Αυτή η ζώνη καταβύθισης , όπου μια τεκτονική πλάκα βυθίζεται κάτω από μια άλλη, τροφοδοτεί το μάγμα προς τα πάνω και δημιουργεί ηφαίστεια κατά μήκος της οροσειράς.
Οι εκρήξεις δεν ήταν η μόνη ανησυχία, επειδή η τέφρα και οι γρήγορες ροές λάσπης θα μπορούσαν να ορμήσουν στις κοιλάδες των ποταμών όταν λιώνουν το χιόνι και ο πάγος.
Η γνώση του κατά πόσον το μάγμα εξασθενεί πραγματικά μεταξύ των εκρήξεων έχει σημασία για τις προειδοποιήσεις, τα σχέδια χρήσης γης και τις δαπανηρές επιλογές σχετικά με το πού θα τοποθετηθούν οι αισθητήρες.
Ανίχνευση μάγματος υπόγεια
Οι μακρινοί σεισμοί στέλνουν δονήσεις μέσω του φλοιού και το μάγμα αλλάζει αυτές τις δονήσεις μαλακώνοντας το βράχο και επιβραδύνοντας την κίνησή του.
Στη μελέτη, οι ερευνητές παρακολούθησαν σεισμικά κύματα καθώς διέσχιζαν τα ηφαιστειακά κέντρα μετά από μακρινούς σεισμούς.
Αναζήτησαν σημεία όπου τα κύματα επιβραδύνθηκαν απότομα, γεγονός που υποδηλώνει μερική τήξη πετρώματος που εξακολουθεί να περιέχει κάποια ποσότητα υγρού μάγματος.
Επειδή τα στερεά πετρώματα μεταφέρουν δονήσεις ταχύτερα από τα υγρά, αυτή η επιβράδυνση υποδήλωνε αποθήκευση μάγματος, ακόμη και όταν η επιφάνεια δεν έδειξε νέα δραστηριότητα.
Βάθη που αλλάζουν την ιστορία
Τα σήματα εντόπισαν τα σώματα μάγματος σε βάθος περίπου τριών έως εννέα μιλίων (4,8 έως 14,5 χιλιομέτρων) κάτω από τις κορυφές, μια ζώνη που εξακολουθεί να βρίσκεται μέσα στον φλοιό.
Τα περισσότερα από τα ηφαίστεια που έχουν δειγματιστεί καλύτερα είχαν μια δεξαμενή διαμέτρου περίπου τριών έως έξι μιλίων (4,8 έως 9,7 χιλιομέτρων), η οποία είναι αρκετά μεγάλη ώστε να επηρεάζει την πίεση και την κίνηση των αερίων.
Σε οκτώ στόχους, οι ερευνητές είδαν τις πιο καθαρές υπογραφές τήξης κάτω από έξι κορυφές, ενώ δύο δεν είχαν αρκετούς σταθμούς παρακολούθησης για να είναι σίγουροι.
Αυτό το μείγμα υποδηλώνει ότι τα ελλείποντα σήματα μπορούν να αντικατοπτρίζουν την αραιή παρακολούθηση και όχι πάντα την απουσία μάγματος στον φλοιό.
Αποθήκευση μάγματος εκτός κέντρου
Ορισμένα ηφαίστεια αποθήκευσαν μάγμα ακριβώς κάτω από την κορυφή, αλλά σε μια βασική εξαίρεση, το μάγμα αποθηκεύτηκε αρκετά μίλια στη μία πλευρά.
Το όρος Αγία Ελένη, για παράδειγμα, έδειξε μια δεξαμενή που μετατοπίστηκε νοτιοδυτικά του κρατήρα, γεγονός που ταιριάζει με προηγούμενες ενδείξεις από άλλες γεωφυσικές εργασίες.
Οι μετατοπίσεις μπορούν να συμβούν όταν το μάγμα ακολουθεί ζώνες στον φλοιό, επομένως τα θερμά πετρώματα μπορεί να μην κάθονται κάτω από την κορυφή.
Για τους ανθρώπους που ζουν σε κατηφορικές πλαγιές, αυτή η γεωμετρία επηρεάζει ποιες κοιλάδες αντιμετωπίζουν τους μεγαλύτερους κινδύνους από μελλοντικές εκρήξεις ή καταρρεύσεις.
Εκτίμηση του μεριδίου τήξης
Οι επιβραδύνσεις των κυμάτων ήταν τόσο μεγάλες που η θερμότητα από μόνη της δεν μπορούσε να τις εξηγήσει, επομένως κάποιο πέτρωμα πρέπει να είχε λιώσει.
Για να μεταφράσει αυτή την επιβράδυνση σε τήξη, η ομάδα εκτίμησε ένα κλάσμα τήξης, το μερίδιο του βράχου που είναι υγρό μάγμα.
Το καλύτερο εύρος τους ήταν 13 έως 32%, γεγονός που διατήρησε τη δεξαμενή κάτω από τα επίπεδα που πιστεύεται ότι ρέουν ελεύθερα και εκρήγνυνται.
Αυτή η κατάσταση ταιριάζει σε ένα χυλό, το οποίο είναι ένα πλούσιο σε κρυστάλλους μάγμα που κινείται αργά. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να υπάρχει μια μεγάλη δεξαμενή χωρίς να σπάσει η επιφάνεια.
Επανεξετάζοντας τι σημαίνουν τα σήματα
Για δεκαετίες, πολλοί άνθρωποι αντιμετώπιζαν ένα μεγάλο σώμα μάγματος ως σημάδι βραχυπρόθεσμης έκρηξης , επειδή φαινόταν σπάνιο μεταξύ των εκρήξεων.
Τα δημόσια σχόλια των συγγραφέων τόνισαν ότι το μακρόβιο μάγμα μπορεί να είναι φυσιολογικό και όχι μια ξαφνική αιτία καταστροφής.
«Φαίνεται ότι αυτά τα σώματα μάγματος υπάρχουν κάτω από τα ηφαίστεια καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής τους, όχι μόνο κατά τη διάρκεια μιας ενεργού κατάστασης», δήλωσε ο Πανγκ.
Αυτή η προοπτική ωθεί την παρακολούθηση προς αλλαγές με την πάροδο του χρόνου, αντί να αντιμετωπίζεται ένα μόνο στιγμιότυπο μάγματος ως απόδειξη επικείμενης έκρηξης.
Έξυπνη παρακολούθηση ηφαιστείων
Το USGS κατασκεύασε το Εθνικό Σύστημα Έγκαιρης Προειδοποίησης για Ηφαίστεια , ένα σχέδιο για την αντιστοίχιση των επιπέδων παρακολούθησης με την απειλή, σε όλα τα ηφαίστεια των ΗΠΑ.
Γύρω από τους Κασκέιντς, το Παρατηρητήριο Ηφαιστείου Κασκέιντς χρησιμοποιεί σεισμόμετρα, αισθητήρες κίνησης εδάφους και όργανα αερίων για την παρακολούθηση των αναταραχών.
Καλύτεροι χάρτες της τοποθεσίας του μάγματος μπορούν να καθοδηγήσουν πού πρέπει να τοποθετηθούν αυτοί οι αισθητήρες, μειώνοντας το κόστος και αυξάνοντας παράλληλα την πιθανότητα έγκαιρων προειδοποιήσεων.
«Αν είχαμε μια καλύτερη γενική κατανόηση του πού βρισκόταν το μάγμα, θα μπορούσαμε να κάνουμε πολύ καλύτερη δουλειά στη στόχευση και τη βελτιστοποίηση της παρακολούθησης», δήλωσε ο Geoffrey A. Abers, Ph.D., καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Cornell.
Χαμηλότερο κόστος απεικόνισης ηφαιστείων
Η παλαιότερη απεικόνιση ηφαιστείων συχνά απαιτούσε πυκνά δίκτυα, επομένως οι επιστήμονες αντιμετώπισαν χρόνια σχεδιασμού και υψηλό κόστος προτού μάθουν οτιδήποτε χρήσιμο.
Οι προηγούμενες αποστολές πεδίου απαιτούσαν μερικές φορές την ανάπτυξη δεκάδων έως εκατοντάδων αισθητήρων, κάτι που περιόριζε ποια ηφαίστεια μπορούσαν να μελετηθούν.
Αυτή η νέα προσέγγιση λειτούργησε με μόλις τρία σεισμόμετρα ευρείας ζώνης, όργανα που καταγράφουν τόσο χαμηλές όσο και υψηλές συχνότητες, γύρω από ένα ηφαίστειο.
Με μια γραμμή βάσης, οι επαναλαμβανόμενες μετρήσεις ενδέχεται να εντοπίσουν αλλαγές στα μοτίβα κυμάτων που παρακολουθούν την άνοδο της τήξης ή της πίεσης.
Τι αλλάζουν τα ευρήματα
Τα αποτελέσματα περιγράφουν έναν φλοιό όπου το μάγμα μπορεί να επιμένει ήσυχα, αναγκάζοντας τους επιστήμονες να διαχωρίσουν την παρουσία από τον άμεσο κίνδυνο.
Μελλοντικές εργασίες μπορούν να παρακολουθήσουν για πραγματικές αλλαγές στην κίνηση των τήξεων και των αερίων, αποδεχόμενοι παράλληλα ότι οι χάρτες δεν μπορούν να χρονομετρήσουν τις εκρήξεις από μόνοι τους.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο Nature Geoscience .
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα earth.com
περισσότερα,
Long-lived partial melt beneath Cascade Range volcanoes-Guanning Pang, Geoffrey A. Abers, Seth C. Moran & Weston A. Thelen
https://www.nature.com/articles/s41561-024-01630-y
https://www.earth.com/news/scientists-find-dormant-volcanoes-still-contain-deep-magma-reservoirs/