Йеллоустоун — одно из самых интригующих геологических мест на Земле. Изображение предоставлено: Маартен Отто.

Нетрудно понять, почему исследователи обеспокоены извержением Йеллоустона. Если бы супервулкан извергся, последствия были бы разрушительными. Один лишь пеплопад может сделать обширные территории непригодными для жизни, а выброс диоксида серы в стратосферу спровоцирует повсеместное падение температуры, гибель урожая и голод.

Без сомнения, извержение Йеллоустона станет глобальной катастрофой.

Сроки также вызывают беспокойство. В Йеллоустоне были массивные извержения 2,1 миллиона лет назад, 1,3 миллиона лет назад и 640 000 лет назад, а также несколько более мелких извержений. Извержение в ближайшем будущем соответствовало бы этим срокам.

Всего этого достаточно, чтобы заставить ученых занервничать по поводу потенциального извержения, но у нас есть и хорошие новости. Согласно новому исследованию с использованием метода под названием магнитотеллурика, расплавленного материала в одном месте недостаточно, чтобы в ближайшее время вызвать массивное извержение.

Горячая точка

Йеллоустоун — это так называемая горячая точка, где большие площади расплавленного материала остаются в одном месте, когда тектонические плиты Земли движутся. Этот тип магмы называется «базальтовым», и он имеет тенденцию вызывать довольно умеренные извержения. Например, Гавайи также являются горячей точкой базальта. Однако горячие точки также могут плавить материал вокруг себя, изменяя состав лавы и производя тип расплавленного материала, называемый риолит .

Если базальтовая магма более жидкая, то риолитовая более вязкая. Он течет нелегко, а когда извергается, может вызвать взрывные извержения. Это тип магмы, который беспокоит исследователей.

Проблема в том, что отличить две лавы сложно, особенно когда они находятся под землей на несколько километров.

Наиболее широко используемый метод исследования недр Йеллоустона — сейсмический метод. С помощью этого подхода исследователи измеряют, как сейсмические волны проходят через земную кору, чтобы сделать выводы о составе и структуре недр. Изменения скорости волн раскрывают важные детали о наличии и распределении расплавленной породы. Например, сейсмические волны замедляются при прохождении через частично расплавленные области.

Этот метод позволил получить бесценную информацию об огромных резервуарах магмы под Йеллоустоуном, но у него есть свои ограничения.

Сами по себе сейсмические данные не могут полностью отразить сложность недр Йеллоустона. Поэтому ученые все чаще комбинируют его с другими методами, такими как магнитотеллурическая визуализация, которая очень чувствительна к наличию взаимосвязанного расплава.

Магнитотеллурический вид

Магнитотеллурика (МТ) — это пассивный геофизический метод, который использует естественные временные изменения магнитных и электрических полей Земли для измерения электрических свойств недр. Этот тип данных особенно чувствителен к присутствию расплава. Для такого района, как Йеллоустоун, это отлично подходит.

Используя этот подход, группа исследователей под руководством Нинфы Беннингтон из Геологической службы США нанесла на карту расплавленный материал под Йеллоустоном на глубину около 50 км.

Краткое изложение модели удельного сопротивления вулканической системы Йеллоустона в интерпретации исследователей. Эти результаты дают более четкое представление о том, где хранится магма, ее состав и потенциал, способствующий будущим извержениям. Извержение Йеллоустона потребует другой конфигурации. Изображение предоставлено: Беннингтон и др. (2024).

Исследование выявило семь различных аномалий с низким удельным сопротивлением под Йеллоустоуном. Каждая из этих аномалий соответствует областям частичного плавления или гидротермальной активности. Подавляющее большинство из них состоит из базальтовых расплавов, хотя есть некоторые риолитовые области, а также некоторые переходные зоны.

Важно отметить, что фракции расплава в этих риолитовых резервуарах были значительно ниже порога, считающегося «эруптивным» (около 40%). Вместо этого эти расплавы заключены в кристаллическую «кашу», неспособную вызвать крупное извержение в нынешних условиях.

Пока не сбрасывайте со счетов Йеллоустоун.

Извержение Йеллоустона в ближайшем будущем маловероятно, но ситуация может накаляться.

Самая большая риолитовая зона хранения расположена под северо-восточной частью Йеллоустонской кальдеры, ее объем сопоставим с самыми маленькими кальдерообразующими извержениями прошлого (около 400 кубических километров). Однако доля расплава остается слишком низкой для извержения этой магмы.

Интересно, что базальтовые расплавы из нижней коры, по-видимому, мигрируют в этот северо-восточный регион. Это может обеспечить тепло, которое питает вышележащие риолитовые резервуары. Со временем это дополнительное тепло может привести к риолитовым извержениям Йеллоустона.

Глубинные срезы удельного сопротивления под кальдерой на глубине 2 км (а), 4 км (б), 8 км (в), 17 км (г), 25 км (д) и 35 км (е) под поверхностью. Риолитовая магма обычно имеет более низкое удельное сопротивление по сравнению с твердой породой, но более высокое сопротивление по сравнению с базальтовой магмой. Изображение предоставлено: Беннингтон и др. (2024).

Исследование также предполагает потенциальное изменение места будущей вулканической активности. В то время как в прошлом риолитовые извержения распространялись по всей кальдере, сейчас северо-восточный регион, по-видимому, является основным местом накопления магмы. Это согласуется с более широкими закономерностями, наблюдаемыми в регионе.

Подводя итог, можно сказать, что рядом с нынешней кальдерой находится много потенциально опасного расплавленного материала, но он распространен слишком редко, чтобы вызвать крупное извержение. Во многом это то, чего исследователи ожидали от Йеллоустонской системы.

Этот вывод имеет важное значение для оценки опасности. Хотя крупное извержение Йеллоустона не является неизбежным, активная магматическая система северо-восточной кальдеры требует тщательного наблюдения. Взаимодействие между базальтовыми и риолитовыми магмами могло при определенных условиях привести к локализованным извержениям или усилению гидротермальной активности.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.