Лонг-Вэлли, Калифорния, уже давно определила «суперизвержение». Около 765 000 лет назад в небо взорвалась лужа расплавленной породы. За одну кошмарную неделю 760 кубических километров лавы и пепла извергли вулканический катаклизм, который мы надеемся никогда не увидеть.
Пепел, вероятно, охлаждал планету, защищая от солнца, прежде чем осесть на западной половине Северной Америки.
Вот правило геолого-геофизических исследований: прошлое предвещает будущее. Так что не только нездоровое любопытство привлекает геологов в такие места, как Лонг-Вэлли. Это страстное желание понять, почему происходят сверхизвержения, в конечном итоге понять, где и когда они могут произойти снова.
На этой неделе (6 ноября 2017 г.) в Proceedings of the National Academy of Sciences отчет показывает, что гигантское тело магмы - расплавленной породы - в Лонг-Вэлли перед извержением было намного холоднее, чем считалось ранее..
«Старая точка зрения состоит в том, что существует длительный период с большим резервуаром расплавленной породы в земной коре», - говорит первый автор Натан Андерсен, недавно окончивший университет Висконсин-Мэдисон со степенью доктора философии. в области геолого-геофизических исследований. «Но эта идея теряет популярность.
"Новая точка зрения состоит в том, что магма хранится в течение длительного периода в запертом, прохладном, кристаллическом состоянии и неспособна вызвать извержение. Эта бездействующая система потребует огромного притока тепла для извержения."
Трудно понять, как порода могла быть нагрета примерно с 400 градусов по Цельсию до 700-850 градусов, необходимых для извержения, но основной причиной должен быть быстрый подъем гораздо более горячей породы из глубины.
Вместо долговременной лужи расплавленной породы кристаллы затвердевшей породы были включены незадолго до извержения, говорит Андерсен. Таким образом, расплавленные условия, вероятно, просуществовали всего несколько десятилетий, самое большее несколько столетий. «По сути, картина эволюционировала от «большого резервуара» к «кашице», и теперь мы предполагаем, что существует недооценка вклада действительно холодной, затвердевшей породы».
Новые результаты основаны на детальном анализе изотопов аргона в кристаллах из туфа Бишопа - крупной породы, образовавшейся при образовании кальдеры Лонг-Вэлли. Аргон, образующийся при радиоактивном распаде калия, быстро выходит из горячих кристаллов, поэтому, если магматическое тело, содержащее эти кристаллы, перед извержением было равномерно горячим, аргон не накапливался бы, и даты для всех 49 кристаллов должны быть одинаковыми.
И все же, используя новый высокоточный масс-спектрометр в лаборатории геохронологии в Университете Вашингтона в Мэдисоне, исследовательская группа установила даты в диапазоне 16 000 лет, что указывает на присутствие некоторого количества аргона, который образовался задолго до извержения.. Это указывает на неожиданно прохладные условия перед гигантским извержением.
Лучшие инструменты делают науку лучше, говорит Андерсен. «Новый прибор более чувствителен, чем его предшественники, поэтому он может измерять меньший объем газа с большей точностью. из месива в камень."
«Натан обнаружил, что около половины кристаллов начали кристаллизоваться за несколько тысяч лет до извержения, что свидетельствует о более прохладных условиях», - говорит Брэд Сингер, профессор геолого-геофизических исследований в Университете Вашингтона в Мэдисоне и директор лаборатории геохронологии. «Чтобы получить истинный возраст извержения, вам нужно увидеть разброс дат. Самые молодые кристаллы показывают дату извержения».
Результаты имеют значение, выходящее за рамки вулканологии, поскольку для датировки обычно используется пепел Лонг-Вэлли и других гигантских извержений.
«Эти огромные извержения осаждают пепел повсюду, и это позволяет вам делать корреляции в летописи горных пород, чтобы помочь геологическим, биологическим и климатическим исследованиям по всему континенту», - говорит Андерсен. «Этот слой пепла привязывает вас во времени. Чем точнее мы сможем определить возраст извержения, тем лучше мы сможем изучить все аспекты истории Земли».
«Это спорно, но обнаружение этих более старых кристаллов означает, что часть этого большого магматического тела была очень холодной непосредственно перед извержением», - говорит Сингер, вулканолог, который был советником Андерсена в UW. «Это идет вразрез со многими термодинамиками».
Лучшее понимание процесса, предшествующего извержению, могло бы привести к более точному прогнозированию вулканов - очень полезное, но сложное предложение в настоящее время.
«Это не указывает на какое-либо конкретное предсказание, - говорит Сингер, - но указывает на тот факт, что мы не понимаем, что происходит в этих системах в период с 10 до 1»., 000 лет до крупного извержения."