Циклічні впровадження флюїду попередили про виверження вулкана Фаградальсфьядль

Геологи проаналізували деформації земної поверхні і сейсмічність на півострові Рейк'янес за рік перед виверженням вулкана Фаградальсфьядль у березні 2021 року. Вони розробили модель для опису циклів підйому і опускання території в межах геотермального поля Свартсенги за вісім кілометрів на захід від місця виверження. Спостережувані деформації найкраще пояснюються впровадженням магматичного флюїду у водоносні горизонти. Загальний об'єм флюїду оцінили в 0,11 0,05 кубічного кілометра. Робота опублікована в.

Острів Ісландія височіє більш ніж на два кілометри над рівнем моря в північній частині Атлантики. Він виник там, де розходяться Північно-Американська і Євразійська плити і працює мантійний плюм. На острові геологи нарахували 30 вулканічних систем, кожна з яких вивергається в своєму темпі. Наприклад, вулкан Катла «прокидається» раз на 50-100 років, а на півострові Рейк'янес виверження відбуваються з інтервалом у 800-1000 років. Кожен вулканічний епізод тривав від одного до трьох століть, при цьому потоки базальтової лави витікали з тріщин і покривали прилеглу територію.

Новий цикл активності на Рейк'янесі почався в січні 2020 року, коли сейсмостанції вловили рій землетрусів у межах геотермального поля Свартсенги. Одночасно з поштовхами було зафіксовано здуття території, яке змінилося просіданням. Три такі цикли інфляції та дефляції відбулися в першій половині 2020 року. У серпні підняття почалося вже в геотермальному полі Крісувік, яке розташоване за 20 кілометрів на схід від Свартсенги. У лютому 2021 року інтенсивний рій землетрусів вказав на утворення магматичної дайки між двома полями, і 19 березня 2021 року розкрилася тріщина. Детальніше про сейсмічні події в регіоні можна прочитати в матеріалі «Скандинавські тряски».

Група дослідників з Німеччини, Ісландії, Італії, Китаю та Чехії під керівництвом Оулавюра Флоувенца (Ólafur Flóvenz) з Геологічної служби Ісландії звернулася до геофізичних даних, щоб пояснити поведінку вулканічної системи перед виверженням Фаградальсфьядль. Вчені створили каталог землетрусів, який охоплює період з 1 лютого по 30 серпня 2020 року. У нього потрапили 39 500 землетрусів з 26 сейсмічних станцій, розташованих навколо Свартсенги. Також вони використовували дані гравіметричної зйомки та інтерферометричного радара з синтезованою апертурою (InSAR).

Аналіз даних інтерферометричного радара за 12 місяців до початку виверження вказав на область у Свартсенги площею понад 80 квадратних кілометрів, яка стягувалася і опускалася протягом 2020 року. Під час першого епізоду територія піднялася на 66 міліметрів за 30 днів, а потім просіла на 10 міліметрів за 18 днів. У другому епізоді підйом склав 55 міліметрів за 48 днів, який змінився опусканням на 16 міліметрів за 24 дні. Заключний епізод характеризувався загальним здуттям на 32 міліметри за 60 днів, 18 липня недалеко від центру інфляції стався землетрус магнітудою 4,1. З цього моменту аж до середини грудня територія опустилася на 38 міліметрів. Велика частина землетрусів на глибині менше чотирьох кілометрів була зареєстрована в межах області підняття, причому всі неглибокі поштовхи були локалізовані в її центрі.

Дослідники запропонували модель, яка пов'язує отримані набори даних і динамічні процеси в корі і мантії. На глибині 15-20 кілометрів під півостровом Рейк'янес лежить магматичний резервуар, підживлюваний потоками мантійної магми. Насичений вуглекислим газом флюїд і, можливо, магма, мігрують з цієї кишені на глибину близько семи кілометрів, де вони акумулюються протягом декількох тижнів або місяців. Коли тиск досягає критичних значень, флюїд виштовхується в геотермальні водоносні горизонти і піднімає породи, що лежать вище. Перші три партії флюїду в 2020 році потрапили в геотермальну систему Свартсенги, а четверта - в Крісувік. Загальний об'єм флюїду оцінили в 0,11 0,05 кубічного кілометра. У лютому 2021 року надлишковий тиск зумів розламати крихку кору, утворивши магматичну дайку, з якої 19 березня почав витікати розпечений розплав.

Представлена модель узгоджується зі спостереженнями за виверженням. Швидкість виливу лави була помірною протягом першого місяця, а потім зросла до 11 кубічних метрів за секунду, судячи з обсягу лави, що застигла на поверхні. Виходячи з обсягу флюїду, закачаного в геотермальні поля, мінімальний обсяг дегазованої магми під вулканом Фаградальсфьядль дослідники оцінили в 2-9 кубічних кілометрів. Робота показує раніше недосліджену взаємодію тектонічного спредингу, магматичних резервуарів і флюїдів з геотермальними полями.

Раніше на ми писали про канарський острів Ла-Пальма, де у вересні 2021 року розкрилася тріщина після рою землетрусів, а також про ключові параметри магматичного розплаву, які визначають характер виверження вулканів.