Крошечные кристаллы раскрыли тайну извержения вулкана Августин в 2006 году

Крупный кристалл плагиоклаза, сросшийся с несколькими кристаллами ортопироксена. Внешняя поверхность растворения видна во всех кристаллах ортопироксена и сохраняет относительно равномерную ширину во всех зернах. Автор: Geology (2025). DOI: 10.1130/G52976.1

Образцы крайне маленьких сростков кристаллов, отполированных до толщины человеческого волоса или тоньше, помогли раскрыть механизм, спровоцировавший мощное извержение вулкана Августин на Аляске в 2006 году.

Аспирантка Валери Вассер из Геофизического института Университета Аляски в Фэрбенксе установила, что причиной извержения стало попадание горячей магмы в резервуар с более холодной и старой магмой, что привело к резкому росту давления.

Исследование Вассер, основанное на анализе кристаллических сростков из вулкана Августин, было опубликовано 29 мая в журнале Geology.

Кристаллические сростки — это два или более соединенных кристалла, сформировавшихся в магме. Новая магма может частично растворять кристаллы, оставляя так называемые поверхности растворения. Циклы плавления и последующего роста кристаллов создают серию таких границ.

«Когда кристаллы растут, они образуют что-то вроде годичных колец, — объясняет Вассер. — Поскольку давление и температура меняются, новые "кольца" на кристаллах будут иметь другой состав по сравнению с предыдущими».

Вассер пришла к выводу, что приток новой магмы повысил давление в камере на 7,7 мегапаскалей — это примерно в 125 раз больше давления в обычной скороварке. Это удалось установить благодаря обнаружению увеличения содержания кальция в плагиоклазе на 3,9%. Этот минерал часто используется вулканологами для анализа состава магмы, истории охлаждения и содержания воды.

Такое давление способно разрушать горные породы и создавать пути для подъема магмы.

«Трудно точно сказать, какой была прочность на разрыв пород под Августином, но обычно она составляет от 1 до 10 мегапаскалей, — отмечает Вассер. — Мы находимся на верхней границе этого диапазона, поэтому весьма вероятно, что этого давления было достаточно для разрушения пород».

Как предполагается в исследовании, именно это и вызвало подъем магмы, что в итоге привело к извержению.

Метод Вассер может использоваться для оценки изменений давления перед извержениями на других вулканах дугового типа, которые формируются в зонах субдукции (где одна тектоническая плита погружается под другую). Этот подход дополняет геофизическое моделирование и углубляет понимание магматических процессов.

В январе 2006 года серия взрывных извержений Августина выбросила пепел на высоту до 13,7 км, нарушила авиасообщение и оставила пепельные отложения в 112 км от вулкана — в городе Хомер.

Это было самое значительное извержение Августина с 1986 года. Вулкан, расположенный примерно в 283 км к юго-западу от Анкориджа на острове Августин в заливе Кука, с тех пор не извергался.

Вассер проанализировала 10 кристаллических сростков из «бомбы с хлебной коркой» — вулканической породы, образующейся, когда фрагмент вязкой лавы выбрасывается в атмосферу. Его внешняя поверхность охлаждается и затвердевает, а расширяющиеся газы раскалывают корку, создавая текстуру, напоминающую хлеб.

Каждый сросток состоял из кристаллов плагиоклаза и ортопироксена. Кристаллы плагиоклаза более подвержены изменениям, поэтому они лучше отразили рост давления.

«В геофизических методах, таких как геодезия, ученые наблюдают за движением земной поверхности и вычисляют, как это связано с давлением магмы под поверхностью, — поясняет Вассер. — Мы же изучаем не эффекты давления на поверхность, а его непосредственное влияние на кристаллы в самой магме».

Среди соавторов исследования — доцент Павел Избеков, научный сотрудник Тарин Лопес и бывший аспирант Джемшид А. Мошрефзаде, ныне работающий в Отделе геологических и геофизических исследований Аляски. Все они сотрудничают с Обсерваторией вулканов Аляски — совместной программой Геофизического института UAF, Отдела геологических исследований Аляски и Геологической службы США.

Дополнительная информация: Valerie K. Wasser et al, Using dissolution surfaces in crystal clots to quantify pressure changes preceding the 2006 eruption of Augustine Volcano, Alaska, Geology (2025). DOI: 10.1130/G52976.1