Ученые точно определили движение магмы внутри вулкана

Олдойньо Ленгаи в Танзании — единственный активный карбонатитовый вулкан на Земле. Автор: Мириам Рейсс

Как работают вулканы? Что происходит под их поверхностью? Что вызывает вибрации — известные как тремор — которые возникают, когда магма или газы движутся вверх по каналам вулкана? Профессор доктор Мириам Кристина Рейсс, вулканолог-сейсмолог из Университета Иоганна Гутенберга в Майнце (JGU), и ее команда обнаружили такие сигналы треморов у вулкана Олдойньо Ленгаи в Танзании.

«Мы не только смогли обнаружить тремор, но и определить его точное положение в трех измерениях — его местоположение и глубину под поверхностью», — сказала Рейсс. — «Особенно поразительным было разнообразие различных сигналов треморов, которые мы зафиксировали».

Полученные данные дают новое представление о том, как магма и газ транспортируются внутри Земли, и таким образом улучшают наше понимание вулканической динамики. Это также имеет общественное значение, поскольку исследователи надеются, что их работа в долгосрочной перспективе улучшит способность прогнозировать извержения вулканов. Их результаты опубликованы в журнале Communications Earth & Environment.

Тремор дает представление о вулканической активности

Когда магма поднимается из глубин Земли к вулкану или внутрь него, это может вызывать сотрясения. Если магма оказывает высокое давление, окружающая порода может разрушиться — что приводит к землетрясениям. Другие процессы могут вызывать более слабые вибрации, известные как треморы. Например, когда магма поднимается по уже существующим каналам, когда газы высвобождаются из магмы или когда в транспортных путях происходят колебания давления.

«Для вулканической сейсмологии чрезвычайно интересно изучать эти сигналы и типы волн, которые возникают, когда магма движется под поверхностью», — сказала Рейсс.

Два ключевых вопроса движут ее исследованиями: где именно возникает тремор? И какой процесс приводит к его генерации? Ответы на эти вопросы могут раскрыть критически важную информацию о состоянии и активности вулкана.

Вместе со своей командой Рейсс записывала сейсмические данные у вулкана Олдойньо Ленгаи в Танзании в течение 18 месяцев. Они установили многочисленные сейсмометры вокруг вулкана для обнаружения вибраций грунта. Вернувшись в Майнц, исследователи проанализировали данные, сосредоточившись для этого исследования на девятинедельном временном окне.

«Впервые мы смогли определить точное местоположение, где происходит тремор», — заявила Рейсс. — «Мы обнаружили, что два типа треморов, по-видимому, связаны: один возникал на глубине около пяти километров, а другой — у основания вулкана — с временной задержкой между ними. Ясно, что эти сигналы связаны, таким образом, мы видим здесь непосредственно связанную систему».

Разнообразие сигналов треморов, обнаруженных командой, также было удивительно большим. Вероятно, это отражает то, что тремор исходит из разных регионов вулкана, каждый из которых имеет различные свойства и управляется разными процессами. Сам Олдойньо Ленгаи уникален тем, что это единственный активный карбонатитовый вулкан на Земле. Его магма имеет необычный состав, поскольку она гораздо более текучая и относительно холодная, всего около 550 градусов Цельсия, по сравнению с 650–1200 градусами Цельсия, типичными для большинства магм.

«Результаты были особенно удивительными, потому что магма настолько текучая. Мы ожидали мало или вообще никакого тремора, так как взаимодействие с окружающей породой, вероятно, было бы слабее», — объяснила Рейсс.

Новые открытия Рейсс и ее коллег продвигают вулканическую сейсмологию, предлагая ценные сведения в динамику движения магмы. «Тремор возникает всякий раз, когда магма движется — включая периоды перед извержениями», — сказала Рейсс. — «Но какие сигналы треморов являются истинными предвестниками извержения, а какие — просто фоновым «бульканьем»? Наши результаты закладывают основу для улучшения прогнозирования извержений в будущем».

Больше информации: M. C. Reiss et al, Tremor signals reveal the structure and dynamics of the Oldoinyo Lengai magmatic plumbing system, Communications Earth & Environment (2025). DOI: 10.1038/s43247-025-02804-1

Источник: Johannes Gutenberg University Mainz