Вулкан Фаградальсфьялль в Исландии впечатляюще извергся в 2021 году, создав ослепительное и устрашающее зрелище лавы. Но лава не просто аккуратно вытекала из вулкана. Он хлестал и извергался, создавая поразительные «фонтаны лавы». Теперь новое исследование пролило свет на механизмы фонтанирования лавы, показав, как именно может формироваться это впечатляющее явление.

Перекачивание лавы

Фонтаны лавы завораживают не только визуально; они также являются ключом к пониманию вулканического поведения. Эти фонтаны, обычно простирающиеся от нескольких десятков метров до более километра, отличаются от взрывных и эффузивных стилей извержений. В Фаградальсфьялле наблюдалась уникальная закономерность: короткие, интенсивные эпизоды фонтанирования сменялись такими же короткими периодами покоя. Этот ритмичный рисунок, продолжавшийся более шести недель, предоставил редкую возможность проанализировать основные процессы в беспрецедентных деталях.

Команда вулканологов провела подробные спектроскопические измерения вулканических газов во время этих фонтанирующих эпизодов. Они использовали специальный метод, называемый инфракрасной спектроскопией с преобразованием Фурье открытого пути (OP-FTIR). Этот подход хорошо подходит для оперативных наблюдений на больших территориях (от квадратных метров до квадратных километров).

«Исключительные условия 5 мая 2021 года позволили провести спектроскопические измерения выбрасываемых газов с близкого расстояния (~300 м) и высоким временным разрешением (каждые ~2 с) в течение 16 циклов фонтанного покоя», — пишут исследователи в статье.

Изучая химический состав фонтана лавы, исследовательская группа предполагает, что излияние лавы возникло в результате циклов давления внутри неглубокой, заполненной магмой полости. По мере подъема магмы увеличение содержания газа привело к образованию слоя пены на кровле полости. Коллапс этого слоя и последующий подъем и расширение пузырьков газа создали динамическое избыточное давление, приводящее в движение фонтаны.

Это новое понимание бросает вызов традиционным моделям фонтанирования лавы, которые часто подчеркивают роль быстрого подъема магмы и динамики газо-магматических потоков. Исследование на Фаградальсфьялле указывает на более сложное взаимодействие факторов, включая дегазацию магмы на малых глубинах, а также нарастание и сброс давления в приповерхностных полостях.

Фаградальсфьялль — редкий тип вулкана, образовавшийся в результате прорыва лавы сквозь толстый ледяной покров. Однако результаты Фаградальсфьялла имеют широкое значение для нашего понимания поведения вулканов, особенно при извержениях базальтов, как в данном случае. Они подчеркивают важность приповерхностных процессов и роль газовой динамики в формировании стилей извержений. Будущие исследования могут быть сосредоточены на геометрии неглубоких систем магматического водопровода и их роли в различных вулканических условиях.

Это исследование не только раскрывает тайну уникального поведения вулкана Фаградальсфьялль, но и создает основу для дальнейшего изучения глубин вулканических явлений. Продолжающееся изучение таких динамичных природных процессов имеет решающее значение для расширения наших знаний о геологии Земли и улучшения нашей способности прогнозировать и смягчать последствия извержений вулканов.

Результаты были опубликованы в журнале Природные коммуникации .