30 апреля 2010 г.

Катла и Эйяфьятлайокутль

Страсти по исландскому вулкану вроде улеглись, хотя сам вулкан еще не успокоился. Самое время в качестве общего ознакомления почитать кое-что про вулканизм южной Исландии и про связь между Эйяфьятлайокутлем и гораздо большим вулканом Катла, извержения которого теперь опасаются.

Буквально месяц назад в издании Developments in Quaternary Science вышел том The Mýrdalsjökull Ice Cap, Iceland. Glacial processes, sediments and landforms on an active volcano, целиком посвященный леднику Мирталсйокутль, под которым и скрывается вулкан Катла. К сожалению, статьи не в открытом доступе, но вводную статью про Катлу и Эйяфьятлайокутль можно найти в сети. Вот краткий реферат этой статьи (все иллюстрации взяты оттуда).

Исландия

С юга до севера по дну Атлантического океана проходит Срединно-Атлантический хребет, вдоль которого разъезжаются литосферные плиты. На севере этот хребет образует некий купол, надводная вершина которого и есть Исландия. Литосферные плиты (конкретно, североамериканская и евразийская) разъезжаются со скоростью примерно 2 см/год и прямо на территории Исландии. Это и является источником высокой вулканической и сейсмической активности Исландии.

Расхождения плит на территории Исландии не сводится к одному-единственному разлому. Области расхождения плит в южной части имеют примерно такую структуру:


Расселина тянется с юго-запада, с полуострова Рейкьянес («дымящийся полуостров», он действительно почти весь покрыт лавовыми полями) на северо-восток, но скорость расширения постепенно сходит на нет. Параллельно ей с юга Исландии на северо-восток и далее просто на север тянется вторая расселина. На картинке указаны проценты — это какая доля скорости расхождения приходится на эти две зоны в зависимости от широты. Получается так, словно Исландию «берут на излом». Между этими двумя зонами расхождения расположена микроплита Hreppar.

На этих зонах расхождения находятся самые активные области: западная вулканическая зона (WVZ), восточная вулканическая зона (EVZ), а также полоса южной исландской сейсмической зоны (SISZ). На следующей картинке эти зоны выделены желтым цветом, а также показано расположение исландских ледников:

Маленькая рамочка на юге Исландии показывает то, где расположены два ледника: Эйяфьятлайокутль (буква «E») с одноименным вулканом и Мирталсйокутль (буква «M») с вулканом Катла.

Интересная особенность зоны этих двух вулканов в том, что они лежат уже не на расселине, а внутри плиты. Измерения показали, что расхождение плит вдоль восточной расселины прекращается чуть севернее этой зоны. Тем не менее, это довольно активные вулканы, и кроме того прямо под ними наблюдается высокая сейсмическая активность.

В последнем выпуске «Троицкого Варианта» есть статья про исландские вулканы, но значительная ее часть посвящена тектонике Исландии как целого. Вообще, широко распространена точка зрения, что в мантии прямо под Исландией циркулирует мантийный плюм (насколько я заметил, в статьях исландских геофизиков это считается общепринятым фактом). Джиллиан Роуз Фоулджер, автор статьи в ТрВ, как раз известна тем, что она всячески доказывает несостоятельность этой точки зрения и утверждает, что все особенности намного лучше укладываются в разработанную ею с коллегами теорию, в которой главную роль играют плиты. Подробное перечисление наблюдений, которые плохо объясняются плюмовой гипотезой, можно найти в статье на сайте mantleplumes.org, который она и поддерживает.

Эйяфьятлайокутль и Катла


Ледник Эйяфьятлайокутль довольно небольшой, толщиной 200 м, и он накрывает собой вулкан высотой примерно 1600 м с кратером диаметром 2,5 км. Соседний вулкан Катла намного больше: высота примерно та же, но диаметр его кальдеры превышает 10 км и над ней находится 600-750 м льда. Количество льда (т.е. количество воды, которая придет в соприкосновение с лавой) скажется на том, насколько высоким будет столб дыма и пепла при возможном извержении. На картинке вверху показана также сеть сейсмических и GPS-станций, которые следят за «жизнью» вулканов.


Вот схематичный поперечный разрез участка с запада на восток. Это, впрочем, уже картинка не из статьи, а со страницы, посвященной извержению Эйяфьятлайокутля. Положение и объем камер с магмой оценивается из сейсмических данных. Тут, кроме прочего, указаны примерные пути выхода в начальной стадии извержения 20 марта (на перевале между двумя ледниками) и в недавней «бурной» фазе прямо под ледником.

Хроника извержений

Эйяфьятлайокутль извергался в историческое время лишь дважды: в 1612 году и в 1821-1823 годах, ну и сейчас. Тем не менее, некие движения внутри вулкана фиксировались последние 10-15 лет. Объем вещества, выброшенного при извержениях, оценивается в 0,1 куб.км. (Примерно такую же оценку дают и для нынешнего извержения.)

Вулкан Катла намного более активный и способен выбросить гораздо большие объемы. В 934-940 годах было очень крупное извержение с выбросом примерно 18 куб. км. вещества, правда не в самой кальдере, а в трещинах сбоку. Извержения в самой кальдере поменьше, до 2 куб.км, но всё равно это на порядок больше Эйяфьятлайокутля. Последнее крупное извержение Катлы началось 12 октября 1918 года и длилось 3 недели. Было выброшено 0,7 куб.км тефры и еще объем такого же порядка был смыт из-за таяния ледника. В более позднее время иногда отмечались потоки воды из-под ледника, свидетельствующие о подледной активности, но на поверхность эти извержения не прорывались. Наконец, последние лет 10 в Катле тоже наблюдались некие движения.

Самое беспокоящее в этой ситуации то, что оба извержения Эйяфьятлайокутля происходили в тандеме с Катлой. Неспокойная обстановка внутри обоих вулканов последние лет 10 тоже выглядит синхронной. Поэтому возникает естественное предположение, что эти два вулкана способствуют извержению друг друга. Прямых доказательств, что у них есть сообщающаяся сеть каналов, нет, но возможно они могут воздействовать друг на друга и без этого. Так или иначе, на основании этой простой статистики есть вероятность, что вулкан Катла тоже относительно скоро проснется. Прямо сейчас никаких предвестников его извержения нет, но никто не может гарантировать, как ситуация изменится через несколько недель или месяцев.

Дополнение: в других источниках еще пишут про третье извержение Эйяфьятлайокутля в исторические времена, 920 года, тоже синхронно с Катлой, но в этой статье оно почему-то не обсуждается.

Сейсмическая активность


Очень интересен и паттерн сейсмической активности в этой области. Там есть три очень компактные области постоянных мелких землетрясений. Две из них расположены прямо под соответствующими кальдерами, но самая активная область (Godabunga) расположена почему-то как раз между ними. Данные показывают, что эпицентр этой сейсмичности тоже более-менее локализован на глубине около 1,5 км. Есть предположение, что в этом месте под землей расположен медленно поднимающийся лавовый криптокупол.

Интересно, кстати, что сейсмичность в этой области имеет хорошо заметную сезонную периодичность, причиной которой, по-видимому, является сезонное таяние ледников и сход вод.

На карте указаны несколько станций (god, esk, hvo и т.д.), в которых ведется мониторинг сейсмоактивности этой области. Показания датчиков почти в реальном времени выкладываются онлайн. Можно, например, посмотреть график вертикального тремора в диапазоне частот 0,5-4 Гц за последние три дня и с момента начала извержения.

Ну и в заключение несколько ссылок.
Общие:
  • Информацию о геологии, вулканизме и сейсмических данных Исландии можно найти на сайте исландского Institute of Earth Science. Есть краткое введение в геологию Исландии, подробная информация про некоторые активные исландские вулканы, в том числе и про Катлу.
  • Еще один геологический и геофизический обзор Исландии.
  • Еще пара обстоятельных статей про вулканизм в Исландии, хронология извержений, описание их последствие и т.п.: "Volcanic hazards in Iceland", Jokull 58 (2008) 521 (pdf в свободном доступе, 3.5 Mb) и "Volcanism in Iceland in historical time: Volcano types, eruption styles and eruptive history", Journal of Geodynamics 43(2007) 118 (на сайте журнала).


  • Блог Eruptions. См. в особенности комментарии к постам, там встречаются комменты специалистов и очень полезные ссылки.


Касательно продолжающегося извержения Эйяфьятлайокутля:

4 комментария:

  1. Очень интересно, спасибо!

    >В 934-940 годах было очень крупное извержение с выбросом примерно 18 куб. км. вещества, правда не в самой кальдере, а в трещинах сбоку.

    А откуда известно какой тогда был выброс?

    ОтветитьУдалить
  2. Так лава осаждается там же поблизости, тефра и пепел тоже покрывают слоем. Слои датируются, и что относится к какому событию можно понять (везде конечно есть свои погрешности и подводные камни, но в целом принципиальных трудностей нет). Конечно, не весь пепел осаждается в самой Исландии, но есть корреляции между полными выбросами и толщиной слоя. Отсюда и оценивается общий объем выбросов.

    ОтветитьУдалить
  3. Константин Бутаков3/5/10 11:58

    Спасибо! Очень вдумчивый материал. В последние три дня наблюдается повышение тремора в диапазоне 0.5-2 гц, в районе Godfbunga
    http://hraun.vedur.is/ja/Katla2009/god_trem.gif
    Что бы это значило?

    ОтветитьУдалить
  4. Вообще, тремор отражает движение магмы. Но в данном случае, возможно, причиной является взаимодействие лавы с ледником. Лава последние пару дней уже течет дальше из кратера, прорезает ледник, так что на вебкамерах последние дни отчетливо видны два столба — дым и пар. Но наверняка пока никто не знает.

    ОтветитьУдалить