Новые знания о мантии Земли объяснили опасность вулканов Индонезии
Почему вулканы в Индонезии являются самыми опасными в мире, ученые смогли узнать благодаря химическому анализу крошечных минералов, добытых из лавы на Бали и Яве, следует из исследования, опубликованного 24 июня в журнале Nature Communications.
«Магма образуется в мантии, и состав мантии под Индонезией был известен лишь частично. Лучшее знание мантии Земли в этом регионе позволяет нам создавать более надежные модели химических изменений в магме, когда она прорывается через кору, толщина которой составляет от 20 до 30 километров, перед извержением», — рассказал научный сотрудник отдела наук о земле университета Уппсалы Фрэнсис Диган.
Состав магмы сильно варьируется от одной геологической среды к другой и оказывает влияние на тип извержения вулкана.
Индонезийский архипелаг образовался в результате вулканизма, вызванного столкновением двух континентальных тектонических плит Земли. В этом столкновении индо-австралийская плита скользит под Евразийской плитой со скоростью около 7 см в год. Этот процесс, известный как субдукция, может вызывать мощные землетрясения. Например, катастрофа цунами 2004 года была вызвана перемещениями вдоль этой границы плиты.
Вулканизм также возникает в зонах субдукции, когда тектоническая плита опускается в мантию. При этом она нагревается, и содержащаяся в ней вода высвобождается, а окружающие породы начинают плавиться. В результате образуются вулканы, которые часто бывают взрывоопасными и со временем образуют дугообразные группы островов.
Чтобы лучше понять происхождение вулканизма в Индонезии, исследователи хотели выяснить состав «первичной» магмы, которая поступает из самой мантии. Поскольку образцы не могут быть взяты непосредственно из мантии, геологи изучили минералы в лаве, недавно выброшенной из четырех вулканов: Мерапи и Келут на Яве, а также Агунг и Батур на Бали.
Используя мощные ионные пучки от прибора вторичной ионной масс-спектрометрии (SIMS), исследователи изучили кристаллы пироксена. Этот минерал кристаллизуется из магмы одним из первых. Ученые хотели определить соотношение изотопов кислорода 16O и 18O, которое многое говорит об источнике и эволюции магмы.
«Лава состоит примерно на 50 процентов из кислорода, а земная кора и мантия сильно отличаются по изотопному составу кислорода. Таким образом, чтобы проследить, сколько материала магма усвоила из земной коры после выхода из мантии, изотопы кислорода очень полезны», — сообщил Диган.
Исследователи обнаружили, что кислородный состав пироксеновых минералов с Бали практически не изменился во время их путешествия по земной коре. Их состав был довольно близок к их первоначальному состоянию, что указывает на то, что во время субдукции минимум отложений было втянуто в мантию. Совершенно иная картина была обнаружена в минералах с Явы.
Ученые увидели, что Мерапи на Яве демонстрирует изотопную сигнатуру, сильно отличающуюся от сигнатур вулканов на Бали. Отчасти это связано с тем, что перед извержением магма Мерапи интенсивно взаимодействует с земной корой.
«Это очень важно, потому что, когда магма вступает в реакцию, например, с известняком, который находится в Центральной Яве прямо под вулканом, магма наполняется до предела углекислым газом и водой и извержения становятся более взрывоопасными. Возможно, именно поэтому Мерапи так опасна», — сказал профессор Валентин Тролль из департамента наук о земле университета Уппсалы.
По словам ученых, Мерапи — это один из самых смертоносных вулканов в Индонезии. За последние 100 лет он унес жизни почти 2000 человек, а в результате самого последнего извержения погибло 400 человек.
