новости и события25.01.2021 5:00:00Наука из первых рук: «Бомба» под Безымянным<div style="text-align:justify;">​<span style="text-align:justify;">Безымянный – один из сотни вулканов на полуострове Камчатка. Вопреки своему имени, этот вулкан с прошлого века получил широкую известность среди вулканологов и геофизиков: проспав более тысячи лет, в 1956 г. Безымянный неожиданно разразился мощным взрывом, разрушившим купол и большую часть вулканического массива, и с тех пор продолжает регулярно извергаться, выбрасывая, помимо потоков лавы, кубические километры газа. С помощью методов сейсмической томографии сибирские ученые попытались «заглянуть» внутрь вулкана, чтобы реконструировать механизмы идущих там процессов и получить надежный инструмент прогнозирования вулканической активности. Результаты этой работы были </span><a href="https://www.nature.com/articles/s41598-021-81498-9" target="_blank" rel="nofollow" style="text-align:justify;">опубликованы</a><span style="text-align:justify;"> в январе 2021 г. в журнале Scientific Reports (группа Nature). </span></div><div style="text-align:justify;"><span style="text-align:justify;"><br></span></div><div style="text-align:justify;">Безымянный находится всего лишь в 10 км от крупнейшего в Евразии действующего вулкана Ключевской (Ключевской Сопки) и долгое время считался его побочным ответвлением. В течение последней тысячи лет он не проявлял никакой активности, пока осенью 1955 г. не начал выбрасывать клубы газа и пепла. </div><div style="text-align:justify;"><br></div><div style="text-align:justify;">Несколько месяцев вулкан извергался с умеренной силой, а 30 марта 1956 г. извержение достигло кульминации: произошел колоссальный направленный взрыв, и купол вулкана, представлявший собой правильной формы конус, был снесен, в результате чего его высота уменьшилась на 250 м. Из вулканических недр были выброшены мощные магматические и пирокластические потоки, состоящие из смеси высокотемпературных газов, пепла и обломков горных пород, а также облако газа и пепла, которое поднялось на высоту до 35 км (Gorshkov, 1959, Belousov, 1996). </div><div style="text-align:justify;"><br></div><div style="text-align:justify;">С тех пор Безымянный извергается практически каждый год, хотя и не так драматично: в результате короткоживущих взрывов из вулкана выбрасывается лава, пирокластический материал, а также огромное количество пепла и газа (Girina, 2013). Извержения идут нерегулярно: иногда Безымянный «замолкает» на два-три года, а потом извергается несколько раз в течение нескольких месяцев. На сегодня изверженного материала оказалось столько, что вулкан смог практически полностью «отстроить» новый купол, который уже почти заполнил кратер 1956 года. </div><div style="text-align:justify;"><br></div><div style="text-align:justify;">Наблюдения за Безымянным показали, что несмотря на близость к вулканам Камень и Ключевской, он имеет иной режим извержения и состав лав, а значит, и структура недр под ним совершенно другая. В 2017 г. исследователи из лаборатории сейсмической томографии Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН (Новосибирск) совместно с немецкими коллегами из Потсдамского центра наук о Земле (GFZ) отправились в экспедицию на Камчатку с целью «засечь» землетрясения, предшествующие извержению Безымянного, построить томографическую модель земной коры под вулканом и определить его внутреннюю структуру. </div><div style="text-align:justify;"><br></div><div style="text-align:justify;"><div style="text-align:justify;">Группа специалистов, прибывшая на Безымянный на вертолетах, установила на его склонах 10 сейсмических станций и несколько таймлапс-камер, которые производят фотосъемку каждые 15 минут, превращая полученные кадры в ускоренное видео. </div><div style="text-align:justify;"><br></div><div style="text-align:justify;">Срок службы такой сейсмической станции рассчитан на один год, поэтому исследователи опасались, что вложенные усилия и средства могут не оправдаться. К счастью, 20 декабря 2017 г., спустя лишь три месяца после установки сейсмической сети, на вулкане случилось необычно сильное извержение. Всего за 15 минут облако пепла достигло высоты 15 км, а на поверхность был выброшен огромный объем вулканического материала. Несмотря на горячие обломки камней, лаву и пепел, большинство станций «выжили». </div><div style="text-align:justify;"><br></div><div style="text-align:center;"><img src="/ru/Documents/Безымянный_исследования.jpg" alt="Безымянный_исследования.jpg" style="margin:5px;" /> <br></div><div style="text-align:center;"><br></div><div style="text-align:center;">Таймлапс-камеры на склонах Безымянного смогли заснять процесс роста газовой активности, образования камнепада и, наконец, само взрывное извержение. На пике извержения камеры смогли зафиксировать лишь клубы пепла​ </div><div style="text-align:center;"><br></div><div style="text-align:justify;">В планы немецких геофизиков из GFZ входила космическая радарная съемка Безымянного, с помощью которой можно очень точно проследить деформацию поверхности. Спутниковая съемка, проводившаяся каждые 11 дней, показала, что непосредственно перед извержением смещение земной поверхности в районе купола составляло десятки метров, что было связано со «вспучиванием» вулкана и образованием разломов. За 2 дня до извержения разломы соединились в подковообразную трещину длиной около 150 м и шириной 20 м, из которой и прогремел мощный взрыв. Когда спустя несколько месяцев исследователи поднялись на Безымянный, они ожидали увидеть там гигантскую дыру – эпицентр взрыва, из которого за короткое время вырвались огромные объемы газа, однако никаких следов на поверхности найти не удалось. <br></div><div style="text-align:justify;"><br></div><div style="text-align:justify;"><div>В течение трех месяцев перед извержением сейсмические станции зарегистрировали лишь несколько единичных событий, что говорит о довольно низкой фоновой сейсмической активности, что отличает Безымянный от других вулканов. И только за 47 дней до взрыва был зарегистрирован кластер землетрясений на глубине около 8 км, а за 5 дней начало довольно сильно (70– 300 землетрясений ежедневно) «трясти» верхнюю часть вулкана. </div><div><br></div><div>Проанализировав данные о сейсмической активности под Безымянным, специалисты ИНГГ СО РАН создали томографическую модель земной коры под действующим вулканом. Это позволило воссоздать строение земных недр, определить внутреннюю структуру магматических очагов и расположение газового резервуара. Исследователям также удалось реконструировать процессы, запускающие извержение, понять, как появляется в недрах под вулканом газ, и почему он накапливается с такой скоростью и в таком объеме.​ </div><div><br></div><div style="text-align:center;"><img src="/ru/Documents/Безымянный_газ.jpg" alt="Безымянный_газ.jpg" style="margin:5px;width:600px;height:827px;" /><br></div><div><br></div><div style="text-align:center;"><br></div><div style="text-align:center;">Томографическая модель земной коры под вулканом Безымянный построена на основе распределения скоростей пробега продольных и поперечных сейсмических волн (Vp и Vs) и отношения этих скоростей (Vp/Vs). Последний параметр очень чувствителен к наличию жидкой и газообразной фазы: низкие значения говорят о скоплении газа в породах, высокие – о наличии магматического очага с большим содержанием расплавленных пород и растворенных флюидов​ <br></div><div style="text-align:justify;">​<div>​На томографической модели Безымянного на глубине около 2 км от поверхности выделяются две аномалии, соответствующие двум резервуарам: газовому (синяя область) и магматическому (красная область). Такая картина нетипична для вулканов: обычно для них характерен только магматический очаг, который обеспечивает материал для лавовых потоков и рост купола. </div><div><br></div><div>На основе данных предыдущих региональных сейсмических исследований (Koulakov et al., 2017), геофизики пришли к выводу, что выходящие из недр магматические флюиды накапливаются в средней коре на глубине около 8 км, питая по каналам вышележащие магматические резервуары. Растворенной в магме воде очень трудно мигрировать в мягкой пластичной высокотемпературной массе, поэтому она накапливается там в больших количествах, пока ее не становится слишком много. Из-за роста давления в магматическом очаге вода начинает выходить в окружающие более холодные и хрупкие породы, где образуются трещины гидроразрыва. Так происходят землетрясения – эти сейсмические события на глубине 8 км были зарегистрированы на Безымянном за 47 дней до извержения. </div><div><br></div><div>Выделяющиеся из глубинного источника магматические газы легко мигрируют через пористую среду и образуют под вулканом газовый резервуар высокого давления. Примерно за неделю до извержения давление там достигает критических значений, и породы непосредственно под вулканом начинают разрушаться, что сопровождается роем малоглубинных землетрясений. Под вулканом появляются трещины, которые постепенно объединяются в единый канал – тогда происходит взрыв. </div><div><br></div><div>К сожалению, неизвестно, что происходит с подземными резервуарами в дальнейшем, так как после кратковременного взрывного извержения сейсмичность полностью исчезает, поэтому построить томографическую модель на этом этапе невозможно. </div><div><br></div><div>Исследования новосибирских ученых на Камчатке в 2017–2018 гг. дали не только уникальную информацию о внутреннем строении и механизме извержений вулкана Безымянный, но и новый инструментарий для прогнозирования взрывных извержений. Возможность с большой долей вероятности предсказывать подобную вулканическую активность крайне важна для многих регионов, особенно для таких, как Индонезия и Коста-Рика, где «взрывные» вулканы расположены в густонаселенной местности. </div><div style="text-align:center;"><br></div><div style="text-align:center;"><img src="/ru/Documents/Безымянный_изверж.jpg" alt="Безымянный_изверж.jpg" style="margin:5px;" /> </div><div style="text-align:center;">Кадры из «летописи» извержения вулкана Безымянного 20 декабря 2017 г., запечатленной камерой в пункте наблюдений Камчатского филиала Единой геофизической службы РАН (п. Козыревск) </div></div></div></div>новости и событияНаука из первых рук: «Бомба» под Безымянным<tags><tag>og:description</tag><value>​Безымянный – один из сотни вулканов на полуострове Камчатка. Вопреки своему имени, этот вулкан с прошлого века получил широкую известность среди вулканологов и геофизиков: проспав более тысячи лет, в 1956 г</value><tag>og:image</tag><value>http://news.sbras.ru/ru/NewsPictures/MS/Безымянный_вертолёт.jpg</value></tags>

 Источники

 

 

ИНГГ СО РАН

Наука из первых рук: "Бомба" под Безымянным
Новости сибирской науки (sib-science.info)   24.01.2021 18:00:00
"Бомба" под Безымянным
Наука из первых рук (scfh.ru)   21.01.2021 18:00:00

 Видео

 

 

 

 

 Файлы

 

 

 Новости