Sunkiųjų ugnikalnio išsiveržimų priežastis buvo paprastas vanduo.

Sunkiųjų ugnikalnio išsiveržimų priežastis buvo paprastas vanduo.

Ivanas Kulakovas
"Science firsthand" № 3 (69), 2016

Novosibirsko mokslininkai, bendradarbiaudami su kolegomis iš Prancūzijos ir Saudo Arabijos, remdamiesi išsamiu geofizikos tyrinėjimu gilios struktūros, esančios Tobah Caldera saloje Sumatroje, rekonstravo procesus, kurie sukelia pasikartojančius didžiulius atvejus šioje teritorijoje. Šio darbo rezultatai paskelbti prestižiniame žurnale. Gamtos komunikacijos.

Apie autorių

Ivanas Y. Kulakovas – Geologijos ir mineralų mokslų daktaras, Naftos geologijos ir geofizikologijos instituto seisminio tomografijos laboratorijos vadovas. A. A. Трофимук SU anksčiau (Novosibirskas). Daugiau kaip 70 mokslinių straipsnių autorius ir bendraautoris.

Pagrindinė superaburge priežastis – vandens kaupimasis Žemės žarnyne, kuris, paradoksalu, yra labiausiai sprogi medžiaga. I. Kulakovo paveikslas, popierius, akvarelė

"Superbane" yra sprogstamasis ugnikalnio išsiveržimas, tuo pačiu išmetant akmenis, kurių bendras tūris yra didesnis nei 1000 km3 sąlyginis kietasis ekvivalentas. Per pastaruosius milijonus metų trys supervolkanai veikė Žemėje: Yellowstone Šiaurės Amerikoje, Taupo Naujojoje Zelandijoje ir Toba Sumatros saloje. Tobos išsiveržimas – apie 74 tūkst.prieš kelerius metus, dėl kurių daugiau nei 2800 km buvo išmesti3 uolos yra laikoma galingiausia Žemėje per pastaruosius keletą milijonų metų. Dėl šio įvykio atsirado didžiulė kalderė, užpildyta aštuoniasdešimt kilometrų ežero – didžiausio Vulkaninio ežero Žemėje. Nuostabus šios vietos bruožas yra tai, kad katastrofiški išsiveržimai įvyko čia ne kartą, bent jau tris kartus per pastaruosius milijonus metų.

Per savo egzistavimą, žmogaus civilizacija niekada nebuvo susidūrusi su super kaltinimais. Didžiausias išsiveržimas užregistruotas vyru, kurio tūris buvo apie 150 km3, įvyko 1815 m. Indonezijoje esančiame ugnikalnese "Tambor". Ši katastrofa sukėlė žymiai sumažėjusią temperatūrą šiauriniame pusrutulyje ir dešimtims tūkstančių aukų dėl bado ir epidemijų. Tuo pačiu metu šio įvykio mastas nesuderinamas su viršesnių nuostolių pasekmėmis. Kadangi supervolkanai yra potencialus pavojus žmonijai, reikia labai atsargiai ištirti jose vykstančius procesus ir stebėti visas jų veiklos anomalijas.

Autoriai sukūrė detalų seisminę struktūros modelį plutos ir mantijos pagal Toba Caldera, naudojant metodą seisminio tomografija, sukurtą Novosibirskas. Naudojant šį modelį buvo įmanoma aptikti keletą magnio kamerų lygių po kaldera ir rekonstruoti mechanizmą, skirtą pasikartojantiems superbillams įgyvendinti.

Pagrindinė superaburge priežastis – vandens kaupimasis Žemės žarnyne, kuris, paradoksalu, yra labiausiai sprogi medžiaga. Tobos kalderos zonoje yra įdiegtas mechanizmas, leidžiantis tiekti didelį kiekį vandens į mantiją, naudojant didžiąją apgadintąją zoną Indijos vandenyno plokštumoje, esančioje prie mokslininkų stuburo. Ši zona, aiškiai išsiskirianti ant jūros dugno topografijos žemėlapio, atskiria dvi plokščių sekcijas su skirtingu amžiumi ir yra susilpnėjusi litosferos dalis, kurioje aktyviai prasiskverbia vandenyno vanduo. Subdukcijos zonoje Indijos okeaninis plokštelis įsileidžia į apvalkalą po Sumatra ir su jais pritraukia tiršto sočių krantą vandeniu. Apie 150 km gylyje, tiesiai po Toba Caldera, šis vanduo išsiskiria iš nuskendusios litosferos plokštės.

Po to vanduo pradeda nutekėti per mantijos pleištą.Pakeliui jis pakeičia mantijos uolienas, todėl jas lengviau lydo ir mažiau tankus. Dėl šių akmenų atsiradimo didžioji dalis išlydyto mantijos medžiagos su dideliu kiekiu skysčių kaupiasi. Pagal tomografinį modelį šis dėmesys gali būti atskleistas kaip anomalija, kai mažesni seisminiai greičiai yra maždaug 50 tūkstančių km.3. Kalkės paviršiaus projekcijoje šios anomalijos forma beveik idealiai sutampa su žemės paviršiaus "patinimu" aplink kalderą, kurio aukštis viršija vieną kilometrą.

Tomografinis modelis vertikalioje skiltyje ir jo interpretavimas. Rodomos skersinių bangų greičio anomalijos: raudonos sritys – sumažintas greitis (daug vandens ir / arba aukšta temperatūra); mėlynas – padidėjęs greitis (stiprios šaltos uolienos). Žali taškai – žemės drebėjimai. Rodyklės rodo vandens ir tirpsta migracijos kelius. Viršelis rodo reljefą išilgai sekcijos, kur GSFZ – sankryža su Didžiojo Sumatrano kaltė

Šios talpyklos kalvystės uolienos, nepaisant jų stipraus atšilimo, lieka sunkesnės už plutos akmenis. Todėl jie negali toliau lipti per žievę.Kitas dalykas yra vanduo. Pasibaigus mantijos pleištui, jo temperatūra gali siekti 1300 ° C, tačiau dėl didelio slėgio ji lieka skysta. Vanduo gali saugiai ir toliau migruoti per žievę, tuo pačiu metu tai yra labai efektyvus būdas perduoti šilumą. Dauguma žemės drebėjimų, užfiksuotų apatinėje plutoje po jumis, greičiausiai atspindi šį procesą. Karšto vandens migracija veda prie viršutinės plutos akmenų šildymo ir tirpimo, dėl to 7-15 km gylyje susidaro kita magma kamera. Šio šaltinio struktūra buvo išsamiai aptartas toje pačioje autorių knygoje (Jaxybulatov ir kt., 2014), anksčiau paskelbtoje žurnale Mokslas.

Diagrama, rodanti Tyrėjų kraigo vaidmenį Tobos supervolkanizmo inicijavime. Raudona taškinė linija – kaltės zona, išilgai Tyrėjų stuburo, iš kurios plokštė sugenda giliai, palengvinant vandens išlaisvinimą iš litosferos. Pagal Toba Caldera yra parodyta tomografinė dalis.

Iš dalies ištirpusi medžiaga viršutinėje trupintuvėje sutelkia vandenį, vis dar yra skystoje.Pasiekus tam tikrą ribą, vandens dalis gali būti paversta garais dėl dekompresijos arba per aukšto temperatūros. Tai žymiai padidins slėgį, dėl kurio gali susidaryti nauji įtrūkimai žievės srityje, per kurį nutekės nauja verdančio vandens dalis. Dėl to šis lavininis procesas gali sukelti didžiulį sprogimą.

Dėl Toba Supervolcano išsiveržimo šiaurinėje centrinėje Sumatros salos dalyje Indonezijoje, Tobos ežere (nuotraukoje) – didžiausias ugnikalnio ežeras Žemėje. © Creative Commons

Toks mechanizmas paaiškina pernelyg didelių įsibrovimų periodiškumą ir jų galią. Tiesą sakant, norint įkrauti "laiko bombos", reikia sukaupti kritinį vandens kiekį, kuris turi būti iš mantijos. Taigi, Tobos regiono superbillai bus tęsiamas tol, kol pasieks nardymo po Sumatros tyrėjų krauju, įvedant į apvalkalą anomalų vandens kiekį. Tačiau, atsižvelgiant į tai, kad paskutinis Tobos ugnikalnio išsiveržimas įvyko tik prieš 74 tūkstančius metų, o intervalai tarp didžiųjų įsibrovimų yra kelis šimtus tūkstančių metų, greičiausiaiartimiausioje istorinėje perspektyvoje katastrofinis šio ugnikalnio išsiveržimas nekenkia žmonijai.

Literatūra:
1. Jaxybulatov K., Shapiro N. M., Koulakov I., et al. Seisminė anizotropija atskleidžia didelį magminį slenksčio kompleksą žemiau Tobos kalderos. Mokslas. 2014. 6209; V. 346. P. 617-619. doi: 10.1126 / science.1258582.
2. Koulakov I. J., Kasatkina E., Shapiro N. M. Tiekimo sistema nuo plokščių iki seklios rezervuaro // Gamtos komunikacijos. 2016. Nr. 7. Gaminio numeris: 12228. doi: 10.1038 / ncomms12228.

Šis darbas buvo paremtas Rusijos nacionalinio mokslo fondo 14-17-00430 dotacija.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: