Специалисты ИНГГ СО РАН применили новый алгоритм, чтобы проанализировать данные, присланные геофизическими службами Колумбии и США. Результаты этих исследований были опубликованы в престижных журналах Geophysical Research Letters и Scientific Reports. О сути и значении работ рассказывает Иван Юрьевич Кулаков – заведующий лабораторией сейсмической томографии, заместитель директора ИНГГ СО РАН и член-корреспондент РАН. 

01 Kulakov.jpg 

​д.г.-м.н., ​​член-корреспондент РАН​​ И.Ю. Кулаков

Новый шаг в изучении вулканов

– Из всех естественных геологических объектов наиболее быстро меняются вулканы, – говорит Иван Кулаков. – В других структурах внутри Земли процессы протекают в масштабах миллионов и даже миллиардов лет. А в вулканах значительные изменения могут произойти в течение лет, дней и даже часов. Изучая эти процессы, мы сможем понять, как устроена система питания магматической системы и выявить причины извержений. Эти знания помогут нам более точно прогнозировать вулканические катастрофы.

Одним из наиболее популярных методов для изучения внутреннего строения вулканов является пассивная сейсмическая томография. В таких исследованиях в качестве источников сигнала выступают землетрясения, происходящие внутри вулкана. Вместе с тем, для изучения вариаций во времени этот метод не подходит, поскольку землетрясения случаются крайне неравномерно в пространстве и времени.

Новосибирские ученые разработали новую модификацию алгоритма томографии, которая позволяет выявлять даже небольшие изменения структуры внутри Земли. Новый метод был применен для анализа многолетних сейсмических данных, собранных на двух крупных действующих вулканах – Галерасе в Колумбии и Спурре на Аляске.

Вулкан Галерас 

Вулкан Галерас. Фото Jair Cadena (Колумбия)

Исследования Галераса

Галерас – один из наиболее активных вулканов Колумбии и всей Южной Америки. За последние 500 лет, прошедших с момента завоевания этого района испанцами, наблюдалось более сотни его извержений. В последний раз Галерас «бодрствовал» совсем недавно – с 2002 по 2011 годы. Сотрудники ИНГГ СО РАН применили новый алгоритм, чтобы проанализировать сейсмические данные, присланные геофизической службой Колумбии.

Оказалось, что в период максимальной активности вулкана непосредственно под ним сформировалось тело грибообразной формы. Его верхняя часть представляет собой магматическую камеру (большой резервуар частично расплавленной породы под поверхностью Земли), а нижняя – питающий канал, через который магма поступает в камеру из более глубоких источников. Ученые ИНГГ СО РАН отметили интересную закономерность: когда извержения Галераса были менее интенсивными, грибообразное тело становилось меньше или исчезало вообще.

– Причина того, что мы можем видеть достаточно быстрые изменения структуры внутри вулкана, связана с перемещением под ним флюидов – жидких и газообразных легкоподвижных веществ, насыщающих магму, – отмечает Иван Кулаков. – Сейсмоволны весьма чувствительны к наличию флюидов в земле, и наблюдаемые временные изменения сейсмических скоростей как раз и являются отражением этого процесса.

Исследования новосибирских специалистов показали, что приток перегретых веществ приводит к быстрому плавлению магмы. При ее насыщении водой, углекислотой и прочими флюидами давление в камере может возрасти, и в какой-то момент создаются условия для взрыва. По схожему принципу теплая газировка вырывается из открываемой бутылки. Как только поступление флюидов прекращается, магматический очаг затвердевает, и в сейсмической модели его уже не видно.

Результаты этого исследования были опубликованы в престижном журнале Geophysical Research Letters.

Вулкан Спурр, Аляска 

Вулкан Спурр, Аляска

Причина неудавшегося извержения на Аляске

Новосибирские ученые проанализировали также данные, полученные на Спурре – крупнейшем из действующих вулканов Аляски. В 1953 и 1992 годах на нем произошли мощные взрывные извержения. Вся активность этого вулкана была зафиксирована не на главном конусе, а в районе бокового кратера, расположенного достаточно далеко от вершины.

В 2002 году Спурр вновь проснулся. На этот раз основная тряска и выделение газов происходили именно в районе главного купола. Поскольку эта часть вулкана была «запечатана» в течение многих тысячелетий, ученые опасались катастрофического по своим масштабам выброса. Однако к 2006 году Спурр затих, так и не реализовав свой шанс на извержение.

В результате томографических исследований ученые обнаружили под вулканом магматическую камеру, верхняя граница которой до 2002 года проходила на глубине 5 км от поверхности. В процессе активизации Спурра эта сейсмическая аномалия поднялась на 2 км, что сопровождалось большим количеством микроземлетрясений.

Анализируя данные сейсмостанций, ученые ИНГГ СО РАН смогли объяснить такое быстрое изменение в строении камеры.

– Причиной может быть выброс перегретой воды из очага, – утверждает Иван Кулаков. – Под большим давлением она проникла в хрупкую верхнюю часть земной коры. Из-за декомпрессии на глубине в 2 км вода превратилась в пар и продолжила подъем уже в газообразном состоянии. Это привело к разрыву пород и образованию все новых и новых трещин. Возникший при этом «хруст» и был зафиксирован приборами в виде тысяч микроземлетрясений.

В результате этого процесса прочность коры ослабла, и магма имела возможность легко прорваться на поверхность. Однако в 2002-2006 годах давление в очаге оказалось недостаточным для извержения. По словам Ивана Кулакова, несколько десятилетий спустя, когда магма в камере вновь насытится активными флюидами, вулкан сможет сделать еще одну попытку извергнуться через основную вершину – по проторенной в начале ХХI века дорожке.

Результаты этой работы также получили международное признание и были опубликованы в журнале Scientific Reports, входящем в группу Nature.

К публикации текст подготовил
пресс-секретарь ИНГГ СО РАН
Павел Красин
8 923 248 52 78
press@ipgg.sbras.ru

Фото предоставили: И.Ю. Кулаков (1), J. Cadena (2), Alaska Volcano Observatory (3)


 

Источники

От «анатомии» вулканов – к их «физиологии»
Наука из первых рук, 30/11/2018
Это интересно. Новосибирские ученые выяснили, почему перестал извергаться вулкан на Аляске
Природа Сибири (prirodasibiri.ru), 01/12/2018
Сибирские геологи разработали алгоритм для выявления небольших изменений в структуре Земли
Новости@Rambler.ru, 30/11/2018
Сибирские геологи разработали алгоритм для выявления небольших изменений в структуре Земли
ТАСС, 30/11/2018
Сибирские геологи разработали алгоритм для выявления небольших изменений в структуре Земли
TmBW.Ru, 30/11/2018
Ученые выяснили причину прекращения активности вулкана Маунт-Спурр
КаталогМинералов (catalogmineralov.ru), 30/11/2018
Ученые выяснили причину прекращения активности вулкана Маунт-Спурр
Mirtesen.sputnik.ru, 30/11/2018
Сибирские геологи разработали алгоритм для выявления небольших изменений в структуре Земли
Новости всемирной сети (news-w.com), 30/11/2018
Российские ученые придумали новый способ увидеть извержение вулкана "изнутри"
Политэксперт (politexpert.net), 30/11/2018
В ИНГГ создали метод, который позволяет увидеть, как меняется внутреннее строение вулкана во время извержения
Новости сибирской науки (sib-science.info), 30/11/2018
Новосибирские ученые выяснили, почему перестал извергаться вулкан на Аляске
Новости@Rambler.ru, 30/11/2018
Новосибирские ученые выяснили, почему перестал извергаться вулкан на Аляске
Сибирское агентство новостей (sibnovosti.ru), 30/11/2018
Новосибирские ученые выяснили, почему перестал извергаться вулкан на Аляске
БезФормата.Ru Новосибирск (novosibirsk.bezformata.ru), 30/11/2018
В ИНГГ создали метод, который позволяет увидеть, как меняется внутреннее строение вулкана во время извержения
Научная Россия (scientificrussia.ru), 01/12/2018
В ИНГГ СО РАН создали метод, который позволяет увидеть, как меняется внутреннее строение вулкана во время извержения
СО РАН (sbras.ru), 01/12/2018
Сибирские геологи разработали алгоритм для выявления небольших изменений в структуре Земли
4geo.ru, 30/11/2018
Российские ученые придумали новый способ увидеть извержение вулкана «изнутри»
timeshola, 01/12/2018
Новосибирские ученые смогли «просветить» Землю
ПОЛИТПОЛЕ, 30/11/2018
Сибирские геологи разработали алгоритм для выявления небольших изменений в структуре Земли
sputniksmi, 30/11/2018
В ИНГГ создали метод, который позволяет увидеть, как меняется внутреннее строение вулкана во время извержения
Всемирная Россия (vseruss.com), 04/12/2018
Сибирские геологи разработали алгоритм для выявления небольших изменений в структуре Земли
tvnauka, 03/12/2018
Научный микроблог
ФСМНО (sciencemon.ru), 08/12/2018

Похожие новости

  • 05/06/2017

    Лекция Ивана Кулакова «Вулканы и люди»

    ​​5 июня, в понедельник, в 19 час. Адрес — ул. Терешковой, 12а, 2 этаж, АРТ — П.А.Б.​Какую роль вулканы сыграли в возникновении Нomo sapiens? Как вулканы повлияли на ход исторических событий, например, на такие исторические катаклизмы как Смутное время и Французская революция? Можно ли предсказать извержение вулкана? И почему даже относительно небольшое извержение так опасно для авиации? Возможные ответы на эти непростые вопросы обсуждаем вместе с известным геофизиком и талантливым художником, а с недавнего времени член-корреспондентом Российской Академии наук.
    1066
  • 16/03/2017

    Лекториум на Вертковской. Март 2017

    ​​На базе ГТРК «Новосибирск» действует Лекториум на Вертковской.Это цикл научно-популярных лекций-встреч. Каждая читается приглашённым специалистом/учёным - представителем того или иного научного направления для гостей площадки.
    933
  • 11/04/2017

    Новосибирские ученые будут следить за дыханием опасного вулкана в Колумбии

    ​​Российские и колумбийские ученые следят за дыханием вулкана Невадо дель Руис в Колумбии. Геофизики разработали алгоритм, позволяющий оценивать периодические изменения внутри вулкана с помощью данных о землетрясениях.
    918
  • 19/01/2017

    Самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за 2016 год по версии НГС

    Хомяки-математики, яд для лечения сердца, спасение от энцефалита и таяние льдов Гренландии — НГС.НОВОСТИ изучили самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за последний год.  Новосибирцы гордятся Академгородком и славой научного центра Сибири, которую город получил благодаря институтам СО РАН и работающим в них ученым.
    1956
  • 05/04/2016

    В таянии ледяного покрова Гренландии виноват Исландский плюм

    Ученые нашли объяснение таянию ледяного панциря Гренландии. Геофизики связали аномальное плавления льда под центральной частью острова с влиянием исландской горячей точки. Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Nature Geoscience.
    2325
  • 17/09/2018

    Граффити как способ завлечь в науку

    ​10–12 августа в новосибирском Академгородке прошел второй фестиваль научного стрит-арта «Графит науки». Проект, уникальный не только для России, наделал в самом Академгородке немало шуму и вызвал нешуточные баталии.
    312
  • 21/10/2016

    Сергей Кабанихин: решение обратных задач важно для человечества

    ​Говорят, рассуждение Платона о том, что человечеству в процессе познания порой доступны только тени на стене пещеры и эхо, явилось предвестником решения Аристотелем задачи восстановления формы Земли по ее тени на Луне.
    3203
  • 28/05/2017

    Геофизику Ивану Кулакову вручили премию Ассоциации выпускников НГУ

    ​Геофизик Иван Кулаков​ получил премию Ассоциации выпускников НГУ за достижения в сфере науки и образования. Ученому вручили именной диплом и статуэтку в виде ректорской башни Нового корпуса НГУ. ​Иван Кулаков ― выпускник геолого-геофизического факультета НГУ (1991 г.
    1361
  • 26/09/2018

    Ученые ИНГГ СО РАН исследуют самые опасные вулканы Камчатки

    ​​​Сотрудники Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН держат под контролем активные вулканы Камчатки. Их извержения могут представлять опасность для тихоокеанских воздушных трасс и Петропавловска-Камчатского.
    304
  • 10/11/2018

    Перспективы России в освоении Севера и Арктического шельфа

    ​​​​Онлайн-конференция на тему: "Арктический шельф и освоение Севера: перспективы России". Участники: - заместитель директора Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения РАН по научной работе Николай СЕННИКОВ; - заместитель директора ИНГГ СО РАН по инновационному развитию Леонтий ЭДЕР;- заместитель директора ИНГГ СО РАН по научной работе по направлению геофизика, член-корреспондент РАН Иван КУЛАКОВ; - главный научный сотрудник лаборатории геодинамики и палеомагнетизма ИНГГ СО РАН Дмитрий МЕТЕЛКИН; - научный сотрудник лаборатории микропалеонтологии ИНГГ СО РАН Леонид ХАЗИН; - научный сотрудник Арктического центра ИНГГ СО РАН (научно-исследовательская станция "Остров Самойловский") Леонид ЦИБИЗОВ​.
    216