Яркое доказательство активности нашей планеты, кальдеры представляют собой огромные топографические впадины, похожие на плоскодонные кратеры, диаметром в несколько десятков километров. Они образуются в результате крупных извержений вулканов, а иногда испытывают вздутие дна до километра, вызванное инъекцией магмы. Этот хорошо известный процесс, получивший название «возрождение кальдеры», наблюдался несколько раз, но до сих пор остается одним из наименее изученных в вулканологии. Загадочный вопрос заключался в следующем: почему после извержения прибытие новой магмы вызывает не новое крупное извержение, а возрождение? Группа исследователей из Университета Рома-Тре, Италия, и Женевского университета (UNIGE), Швейцария, показывает, что неизвергнутая магма, оставшаяся после кальдерообразующего извержения, ведет себя как «резиновый лист», препятствующий подъему поверхность свежевпрыснутой магмы. Исследование, опубликованное в Nature Communications.
Кальдера образуется, когда магматический очаг частично опустошается в результате крупного извержения, и его кровля обрушивается, образуя депрессию на поверхности. После этого катастрофического события, в результате медленного процесса, который может длиться тысячи лет, дно кальдеры может начать непропорционально подниматься, но извержения не последует. Возрождение не следует сразу за образованием кальдеры, что позволяет предположить, что оно вызвано не остаточной магмой, оставшейся в резервуаре после обрушения, а скорее инъекцией новой магмы.
Магма ведет себя как резиновый лист
«Магма не полностью удаляется из магматического очага во время кальдерообразующего извержения. Мы использовали тепловое моделирование, чтобы определить, как эта остаточная магма эволюционирует с течением времени и какую роль она играет в процессе возрождения», - объясняет Лука. Кариччи, доцент кафедры наук о Земле факультета естественных наук UNIGE. Магма, более горячая, чем породы, окружающие магматический очаг, постепенно остывает, и ее вязкость увеличивается. Более высокая вязкость оставшейся магмы по сравнению с недавно введенной магмой заставляет ее вести себя как резиновый лист, останавливающий распространение новой магмы на поверхность.
Эти результаты были подтверждены экспериментами. Оставшаяся магма была заменена слоем силикона, а вновь введенная магма - менее вязким растительным маслом. Контраст вязкости между этими двумя материалами эквивалентен контрасту, наблюдаемому между двумя магмами в природе.«Независимо от глубины слоя силикона, его присутствие всегда препятствует распространению вновь закачанной магмы на поверхность», - говорит Федерико Галетто, научный сотрудник Департамента науки Римского университета Тре.
Модель, разработанная исследователями, обеспечивает теоретическую основу для объяснения перехода от извержения магмы к накоплению. Валерио Акочелла, доцент кафедры наук о Земле Университета Рима Тре, добавляет: «Процесс, который мы обсуждаем, необходим не только для развития возрождения, но и для формирования резервуаров магмы, ответственных за крупнейшие извержения на Земле."