Новый подводный вулкан образовался у острова Майотта в Индийском океане в 2018 году. Это показала океанографическая кампания в мае 2019 года. Geosciences GFZ осветил процессы глубоко внутри Земли до и во время образования нового вулкана.
Это похоже на то, как если бы исследователи расшифровали новый тип сигнала из недр Земли, который указывает на резкое движение расплавленных пород перед извержением. С помощью специально разработанных сейсмологических методов исследователи реконструируют частичное опорожнение одного из самых глубоких и крупнейших активных магматических резервуаров, когда-либо обнаруженных в верхней мантии. Исследование было опубликовано в журнале Nature Geoscience.
С мая 2018 года у берегов острова Майотта в Коморском архипелаге между Африкой и Мадагаскаром была зарегистрирована необычная серия землетрясений. Сейсмическая активность началась с роя тысяч «кажущихся тектоническими» землетрясений, кульминацией которых стало землетрясение силой 5,9 балла в мае 2018 года. Однако в основном с июня 2018 года появилась совершенно новая форма сигнала землетрясения, который был настолько сильным, что его можно было регистрируется на расстоянии до тысячи километров. Эти сигналы продолжительностью от 20 до 30 минут характеризуются особенно гармоничными низкими частотами, почти монохроматическими, похожими на большой колокол или контрабас, и называются сигналами с очень длинным периодом (VLP). Хотя центр сейсмической активности находился почти в 35 километрах от берега к востоку от острова, непрерывное опускание и движение земной поверхности на восток на Майотте началось в то же время, когда начались массивные рои событий VLP, накопившихся почти до 20 сантиметры на сегодняшний день.
Несмотря на отсутствие доказательств более ранней вулканической активности в эпицентре сейсмической активности, ученые ГФЗ с самого начала подозревали магматические процессы, так как рои землетрясений в верхних слоях земной коры часто возникают как реакция на подъем магмы а ВПЧ в более ранние годы были связаны с обрушением крупных кальдерных вулканов. Особый частотный состав сигналов ВПЧ обусловлен резонансными колебаниями погребенного магматического очага. Чем глубже колебания, тем больше резервуар магмы. Однако рои землетрясений под дном океана были намного глубже, чем у других вулканов, а резонансные тоны VLP были необычно низкими и сильными.
Международная группа под руководством ученого GFZ Симоне Ческа проанализировала сейсмологические и геодезические данные из региона, чтобы изучить эти наблюдения и их эволюцию во времени. Однако исследования осложнялись тем, что на дне океана не было сейсмической сети и поэтому были доступны только измерения на больших расстояниях на Майотте, Мадагаскаре и в Африке. «Мы попытались исправить неблагоприятную начальную ситуацию, разработав специальные новые аналитические методы, такие как кластерный метод и метод направленного луча», - говорит Ческа.
Команда определила различные фазы активности в последовательности событий с мая 2018 года по сегодняшний день. Начальная фаза роя указывала на быстрое восходящее движение магмы из глубокого мантийного резервуара на глубине более 30 километров под поверхностью Земли. Как только образовался открытый канал от мантии Земли до морского дна, магма начала беспрепятственно течь и образовать новый подводный вулкан. Французская океанографическая кампания недавно подтвердила образование подводного вулкана, местонахождение которого совпадает с реконструированным подъемом магмы.
В этой фазе кажущаяся тектоническая сейсмическая активность снова снизилась, а на острове Майотта началось опускание грунта. Точно так же начались продолжительные моночастотные сигналы VLP. «Мы интерпретируем это как признак обрушения глубокого магматического очага у побережья Майотты», - объясняет Элеонора Ривальта, соавтор научной группы. «Это самый глубокий (~30 км) и самый большой магматический резервуар в верхней мантии (более 3,4 кубических километра) на сегодняшний день, который начинает резко опорожняться».
Поскольку морское дно находится на 3 километра ниже поверхности воды, почти никто не заметил мощного извержения. Однако сегодня все еще возможны опасности для острова Майотта, так как земная кора над глубоким водоемом может продолжать разрушаться, вызывая более сильные землетрясения», - говорит Торстен Дам, руководитель отдела физики землетрясений и вулканов в GFZ.