Світ фізики Зв’язок землетрусів та вулканів
Спостереження показують, що виверження часто відбуваються на кордонах тектонічних плит після мега поштовхів. Тим часом дослідники можуть також використовувати моделювання, щоб сказати, як працює ця взаємодія.
У 1707 р. На материковій частині Японії стався землетрус - найсильніший в історії країни. Так званий землетрус Хоей, який, за оцінками, склав 8,6 бала, завдав значної шкоди землі, спричинив цунамі та забрав понад п'ять тисяч життів. Лише через кілька днів після цього землетрусу вулкан Фудзі забурчав поблизу Токіо. Це спалахнуло 6 грудня 1707 р. Із руйнівними наслідками і поховало значні частини Японії під шаром попелу.
Виверження вулкана Каримський
Здається, історія повторюється приблизно через триста років тому. 11 березня 2011 року землетрус магнітудою 9,0 затряс морське дно біля Японії. Спричинилося чергове руйнівне цунамі, яке також коштувало життя близько 19 000 людей через більшу енергію землетрусу та більш щільне заселення прибережної області. Крім того, цунамі спричинило пошкодження атомної електростанції. Землетрус також змінив топографію країни - не тільки на самому розломі, але і на вулканах на відстані від 100 до 150 кілометрів.
Нові дані вимірювань із супутникового радару показують, що протягом 2011 року кілька регіонів з діючими вулканами провисли на 5-15 сантиметрів. Японські дослідники підозрюють, що землетрус 11 березня 2011 року змінив напругу під земною поверхнею. Це призвело до затоплення районів. Дослідникам незрозуміло, чи це свідчить про вулканічну активність; однак вони вважають за доцільне тримати вулкани під постійним наглядом.
Проблеми є обґрунтованими. Раніше в регіонах, де одна тектонічна плита опускається під іншу - так звані зони субдукції - кілька разів траплялося, що пізніше сильний землетрус призвів до виверження вулканів. Наприклад, у Чилі: через два дні після катастрофічного землетрусу 22 травня 1960 року вибухнув вулкан Кордон-Кол. У місяці після цього найбільшого землетрусу, коли-небудь зафіксованого силою 9,5 бала, вулкани Планшон-Петероа, Тупунгатіто і Кальбуку також почали активізуватися.
У пошуках механізмів
Звичайно, це в принципі могло бути випадковістю в Чилі чи Японії. Але дослідники проводили подібні спостереження в інших зонах субдукції - таких як Алеутські острови на Алясці та Камчатці, Філіппіни та Індонезія, Центральна Америка та Італія. Ось чому все більше дослідників переконують, що сильні землетруси можуть вивести вулкани з фази спокою. Ці вулкани в основному знаходяться дуже близько до вогнища землетрусу, але у виняткових випадках вони також можуть знаходитися за тисячі кілометрів. Вже кілька років геологи шукають механізми, які можуть мати місце в таких муфтах.
Карта світу землетрусів та вулканів
На основі тривимірних модельних розрахунків Томас Вальтер з Центру Гельмгольца в Потсдамі вважає, що кілька механізмів відповідають за те, що землетруси можуть активувати вулкани. Ці механізми можуть працювати як окремо, так і спільно, що посилює ефект. З одного боку, в земній корі з епіцентрів поширюється ряд хвиль. В принципі, вони належать до тих самих сейсмічних хвиль, які завдають шкоди земній поверхні. Тимчасові деформації також струшують водойми магми під вулканами. Може трапитися так, що з розчину виходять рідини або гази, які до цього моменту були розчинені в суспензії гарячих порід. Крім того, утворюються або реактивуються переломи, а рідкі та газоподібні речовини приводяться в рух. Все це може спричинити зміни тиску, які в підсумку призведуть до виверження вулкана.
По-друге, як і в Японії та Чилі, мегатруси змінюють статичні умови поблизу зони субдукції. Через переміщення під час землетрусу еластично деформується земна кора стискається в одних областях, але розривається в інших. Уолтер та його колеги визнали, що вулканічна активність зростає насамперед у регіонах, де збільшується обсяг, тобто розтягнута земна кора.
Позитивний ефект зворотного зв'язку
На перший погляд, діагноз здається дещо безглуздим. Чому повинно розвиватися виверження в регіонах, в яких у магмових водосховищах вулканів раптом з’являється більше місця? Уолтер визнає, що ця думка суперечить інтуїції. Але існують правдоподібні підходи для пояснення.
Знову ж таки, рідини, тобто рідкі та газоподібні речовини, відіграють ключову роль. Якщо об’єм магматичної камери розширюється, з розчину, наприклад, може виходити вуглекислий газ та інші рідини. Знижуючи тиск при подальшому підйомі, рідина може перетворитися на газ. Це може розширитися ще простіше. Таким чином, позитивний ефект зворотного зв’язку може врешті-решт спровокувати виверження.
Активація вулканів в зоні субдукції
Є й інші процеси, які можуть зіграти певну роль у взаємозв'язку між землетрусами та вулканічною активністю. Вібрації та деформації, спричинені землетрусом, можуть змішувати різні типи магми. Це також може призвести до того, що магми перенасичуються газами. І зрештою, не можна виключати, що землетрус може розширити вулканічні канали між водоймами магми і поверхнею. Поки не з’ясовано, чи всі ці механізми працюють окремо або в цілому. Також незрозуміло, чому гейзери та грязьові вулкани - в яких немає задіяних магм - активізуються землетрусами подібно до вулканів.
Що означає зв'язок із землетрусами для оцінки небезпеки вулканів? У разі мегатрусів розширення обсягу поширюється на відстань іноді більше двох тисяч кілометрів. Уолтер припускає, що небезпеку вулканів у такому регіоні доведеться переоцінити після мегатрусу. Порівняльні дослідження показують, що збільшення вулканічної активності можна очікувати навіть через роки після сильного землетрусу. Коротше кажучи: частота та ризик вулканізму коливаються з часом - і тісно пов’язані із землетрусами.