Супервулкан Йеллоустоун может подпитываться совсем не так, как считалось

Фото из открытых источников

Знаменитый Йеллоустонский супервулкан, скорее всего, подпитывается совершенно иначе, чем предполагали многие учёные. Новое исследование показывает, что вулканическая активность Йеллоустоуна на самом деле вызвана сдвигами в земной коре, а не глубоким магматическим очагом под ней, как считалось ранее.

Это открытие может помочь ученым прогнозировать будущую вулканическую активность и лучше понять, как будет вести себя вулкан.

«Наша работа меняет [представление о том, как] работает система магматических каналов, поэтому будущие модели извержений должны это учитывать», — рассказал соавтор исследования Лицзюнь Лю, геолог из Института геологии и геофизики Китайской академии наук.

Йеллоустонская область, где земная кора относительно тонкая, является очагом вулканической активности. За последние 2,1 миллиона лет в Йеллоустоне произошло три крупных извержения, последнее из которых случилось 631 000 лет назад. В результате последнего суперизвержения образовалась Йеллоустонская кальдера шириной более 50 километров. Кальдера — это чашеобразная впадина, образовавшаяся на поверхности земли после того, как расплавленная порода вулкана вырвалась на поверхность.

О происхождении вулканических пород Йеллоустонского национального парка ведутся давние споры. Некоторые ученые считают, что под его поверхностью находится мантийный плюм. Мантийный плюм — это столб очень горячей породы, поднимающийся от границы ядра и мантии Земли и нагревающий земную кору. Но другие утверждают, что вулканическая активность Йеллоустоуна связана с давлением в земной коре и мантии.

«Исходя из этих различных гипотез, мы можем предположить, что в будущем вулканическая система Йеллоустоуна будет вести себя подобным образом», — сказал Джейми Фаррелл, главный сейсмолог Йеллоустонской вулканической обсерватории, не принимавший участия в новом исследовании.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые утверждают, что тектонические процессы сами по себе могут нагревать магматические очаги под Йеллоустоуном без участия глубинного мантийного плюма.

Они создали 3D-модель, которая учитывает движения тектонических плит в западной части Северной Америки в прошлом, современную структуру мантии под Йеллоустоном и данные о литосфере — твёрдой каменистой коре Земли.

По словам Лю, команда обнаружила, что магматические каналы Йеллоустоуна образовались в результате тектонических процессов, а не мантийного плюма, и что на систему действуют две противоположные силы.

Литосфера под Йеллоустоуном имеет разную плотность, поэтому некоторые её участки тяжелее других. По словам Лю, из-за этого внешняя кора Земли растягивается в сторону западного побережья США. Это немного похоже на растягивание теста.

В то же время старая тектоническая плита — Фараллонская — погружается под центральную и восточную части Северной Америки, увлекая за собой нижнюю часть земной коры и наклоняя вулканическую систему.

В Йеллоустоне эти две силы конкурируют друг с другом. «Эта конкуренция приводит к расколу литосферы под Йеллоустоном», — сказал Лю, добавив, что вулканическая система соединяет поверхность Йеллоустона со слоями под земной корой и вытягивает магму вверх.

Нинфа Беннингтон, вулканолог-сейсмолог из Гавайской вулканической обсерватории, не принимавшая участия в исследовании, рассказала, что недавнее геофизическое исследование показало, что магма Йеллоустонского комплекса зарождается на юго-западе комплекса, в верхней мантии, прямо под литосферой. Оттуда магма мигрирует на северо-восток, под кору под Йеллоустонской кальдерой. Новое исследование показывает, как магма могла следовать по этому маршруту.

«Насколько мне известно, до этой работы не было исследований, объясняющих, почему магма, питающая Йеллоустонскую вулканическую систему, движется именно по этому пути», — сказала она.

Понимание того, как нагревается магма, поможет ученым более точно прогнозировать будущую активность в этом районе. «Это позволит лучше оценить, чего нам ожидать в будущем», — сказал Фаррелл. По его словам, в течение последних 17 миллионов лет активные вулканы «прожигали» относительно теплую и тонкую земную кору, но довольно скоро — по крайней мере, с точки зрения геологии — они начнут проплавлять гораздо более холодную, твердую и толстую кору, которая находится к востоку от современного Йеллоустонского национального парка.

«В зависимости от источника — мантийного плюма или тектонической активности — результат может быть разным», — говорит Фаррелл.

По словам Лю, Йеллоустоун — не единственная вулканическая система, которая может извлечь пользу из такого моделирования. Его также можно использовать для лучшего понимания вулкана Тоба в Юго-Восточной Азии, вулкана Таупо в Новой Зеландии и действующих вулканов на северо-востоке Китая, сказал он.

Беннингтон согласилась с тем, что новое исследование и накопленные знания о Йеллоустоуне могут помочь учёным в изучении других вулканических систем. «Такой же анализ можно применить, чтобы лучше понять, как магма мигрирует в кальдерные системы с высокой вулканической активностью по всему миру», — сказала она.