Чем больше вулканов с ледяными шапками, тем реже извержения
Вулкан Вестдаль-Пик на Аляске в последний раз извергался в 1992 году, и продолжающееся расширение указывает на то, что вскоре произойдет новое извержение. Ранее эксперты предсказывали, что следующий взрыв произойдет к 2010 году, но вулкан, расположенный примерно под 1-километровым ледниковым льдом, еще не извергался. Используя вулкан Пик Вестдаль в качестве источника вдохновения, новое исследование вулканического моделирования изучало, как ледники влияют на стабильность и краткосрочные циклы извержений высокоширотных вулканических систем, некоторые из которых существуют вдоль основных маршрутов воздушного транспорта.
Карта Алеутской дуги на Аляске с покрытыми льдом вулканами, обозначенными желтыми кружками. Ледниковые вулканы слева направо: Гарелой, Такавангха, Моффет, Всевидоф, Речечной, Макушин, Вестдаль, Шишалдин, Исаноцкий, Даттон, Вениаминоф и Шпорр. Авторы и права: Границы наук о Земле (2022 г.). DOI: 10.3389/feart.2022.868569
В исследовании, проведенном под руководством аспиранта Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне Лилиан Лукас, аспиранта Джека Олбрайта, бывшего аспиранта Яна Чжана и профессора геологии Патриции Грегг, использовалось численное моделирование методом конечных элементов для изучения стабильности горных пород, окружающих вулканические системы. но с новым поворотом. Команда учитывала дополнительное давление ледниковых вулканов при прогнозировании времени извержений.
«Вулканический прогноз включает в себя множество переменных, в том числе глубину и размер магматической камеры вулкана, скорость, с которой магма заполняет эту камеру, и прочность горных пород, содержащих камеру, и это лишь некоторые из них», — сказал Лукас. «Учет перекрывающего давления полярных ледяных шапок является еще одной важной, но плохо изученной переменной».
По словам исследователей, вулкан Пик Вестдал, расположенный вдоль цепи Алеутских островов на западе Аляски, служит отличной моделью для изучения, потому что он хорошо оборудован и постоянно контролируется Обсерваторией вулканов Аляски.
«Алеутские острова довольно удалены, но они расположены вдоль крупного воздушного транспорта и торгового пути, соединяющего Северную Америку и Восточную Азию», — сказала Олбрайт. «Вулканический пепел в атмосфере опасен для двигателей самолетов и может вызвать серьезные сбои в воздушном движении, поэтому более точные прогнозы — даже в масштабе нескольких месяцев — могут предоставить важную информацию о безопасности воздушного движения и близлежащих жителей».
Чтобы определить, как давление со стороны полярных льдов может повлиять на время извержений, команда провела компьютерное моделирование резервуаров магмы разных размеров и форм, говорится в исследовании. Исследователи варьировали поток или количество магмы, поступающей в систему снизу, чтобы определить, когда соответствующее давление превышает прочность окружающей породы, что может вызвать разрушение породы, ведущее к извержению.
«Затем мы вставляем параметры для различной толщины льда в каждый сценарий модели и сравниваем, сколько времени требуется, чтобы достичь точки отказа со льдом и без него», — сказал Олбрайт.
В исследовании сообщается, что по сравнению со временем, которое должно пройти для извержения пика Вестдаль без ледникового льда, присутствие льда повысит стабильность магматической системы и отсрочит дату извержения примерно на семь лет.
«В частности, модели без учета ограничивающего давления ледяной шапки рассчитали время до извержения около 93 лет», — сказал Лукас. «Добавление к модели ледяной шапки толщиной 1 километр увеличивает дату извержения примерно до 100 лет. Модели не являются идеальным инструментом для прогнозирования будущих извержений, однако нас в основном интересует увеличение этого времени как результате повышенной ледовой нагрузки».
В целом результаты исследования показали, что толщина льда от 1 до 3 километров может задерживать извержения покрытых льдом вулканов на годы или десятилетия.
«Эти увеличения во времени могут показаться незначительными в геологическом масштабе, но они значительны в масштабах человеческого времени», — сказал Грегг. «В дальнейшем важно учитывать ледниковый покров в будущих усилиях по прогнозированию».
Команда признала, что в предыдущих исследованиях рассматривалось, как сезонные изменения, такие как годовой снежный покров, могут повлиять на интервал извержения вулканов. Однако по сравнению с общей перекрывающей нагрузкой, которую должен преодолеть магматический очаг для извержения, небольшие сезонные колебания вряд ли будут играть важную роль для большинства систем.
«Сезонная потеря льда может повлиять на время извержения систем, близких к отказу», — сказал Чжан. «Кроме того, важно учитывать, как изменение климата и таяние ледников могут повлиять на пик Вестдаля и другие вулканы в высоких широтах в будущем».
Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers in Earth Science.
