Когда произойдет следующее извержение? Исследование образцов с горы Мерапи в Индонезии показывает, что взрывоопасность стратовулканов возрастает, когда богатые минералами газы закупоривают поры и микротрещины в самых верхних слоях камня. Эти результаты открывают новые возможности для предсказания извержения.
Гора Мерапи на Яве входит в число самых опасных вулканов в мире. Геофизики обычно использовали сейсмические измерения, которые иллюстрируют подземные движения, предупреждая население о приближающемся извержении во времени.
Международная группа, включающая ученых из Мюнхенского технического университета (TUM), обнаружила еще одно указание на предстоящее извержение в лаве с пика горы Мерапи: самый верхний слой камня, «пробочный купол», становится непроницаемым для подземных газов еще до извержения вулкана.
"Наши исследования показывают, что физические свойства пробкового купола со временем меняются", - говорит профессор Х. Альберт Гилг, профессор инженерной геологии ТУМ. «После извержения лава по-прежнему легко проницаема, но со временем эта проницаемость снижается. Газы задерживаются, давление повышается, и, наконец, купол пробки взрывается сильным взрывом».
Гора Мерапи как модель вулкана
Используя шесть образцов лавы, один от извержения горы Мерапи в 2006 году, другие от извержения 1902 года, исследователи смогли установить изменения в камне. Исследование объемов пор, плотности, минерального состава и структуры показало, что проницаемость падала на четыре порядка по мере увеличения изменения камня. Причиной являются новообразованные минералы, в частности сульфаты калия и натрия и алюминия, которые запечатывают мелкие трещины и поры в лаве.
Круг разрушения
Компьютерное моделирование подтвердило, что пониженная проницаемость купола пробки действительно была причиной следующего извержения. Модели показывают, что стратовулкан, такой как гора Мерапи, проходит три фазы: во-первых, после извержения, когда лава все еще проницаема, возможно выделение газа; во второй фазе купол пробки становится непроницаемым для газов, при этом внутреннее давление непрерывно увеличивается; на третьем этапе давление разрывает купол пробки.
Фотографии горы Мерапи, сделанные в период до и во время извержения 11 мая 2018 года, подтверждают трехфазную модель: вулкан сначала извергал дым, а затем, казалось, долгое время молчал, пока газ не нашел выхода и выстрелил фонтаном пепла на километры в небо.
«Результаты исследований теперь можно использовать для более надежного прогнозирования извержений», - говорит Гилг. «Таким образом, измеримое снижение выделения газа указывает на неизбежное извержение».
Гора Мерапи - не единственный вулкан, измерения дегазации которого могут помочь в своевременном прогнозировании предстоящего извержения. Стратовулканы являются частым источником разрушения во всем Тихом океане. Самые известные примеры - гора Пинатубо на Филиппинах, гора Сент-Хеленс на западе США и гора Фудзи в Японии.