Скрытые процессы под вулканом Килауэа помогут прогнозировать извержения

Извержение вулкана Килауэа. Автор: Синь-Мэй Ву/Университет Гавайев

Масштабное извержение 2018 года вулкана Килауэа на острове Гавайи продолжалось несколько месяцев, уничтожило целые районы и сопровождалось 60 000 землетрясений.

Новое исследование под руководством ученых из Гавайского университета в Маноа показало, что магматическая система Килауэа начала вести себя аномально примерно за год до начала извержения.

Это открытие, сделанное с помощью уникального метода сейсмического мониторинга, предполагает, что отслеживание этих скрытых процессов может помочь в прогнозировании извержений и снижении вулканической опасности. Работа опубликована в журнале AGU Advances.

Ученые давно знали, что магма движется в сложной системе каналов Килауэа, но это исследование выявило тонкие долговременные изменения, которые могут сигнализировать о будущих событиях.

Синь-Мэй Ву, доцент кафедры наук о Земле в Школе океанских, земных наук и технологий UH Маноа, сотрудничала с группой ученых, включая коллег из Университета Майами и Калифорнийского университета в Сан-Диего, для изучения внутренней динамики Килауэа перед извержениями 2018 года.

Команда обнаружила, что примерно за год до извержения 2018 года нормальный восходящий поток магмы от мантии к неглубоким резервуарам на вершине был нарушен.

«Наша гипотеза заключается в том, что между двумя магматическими резервуарами на вершине вулкана образовалась блокировка, препятствующая потоку, и давление начало нарастать под Восточной рифтовой зоной Килауэа», — сказала Ву.

Команда также наблюдала, как лавовое озеро внутри кратера Халемаумау опустилось примерно на 30 метров — почти высота 10-этажного здания — в то время как давление в более глубокой магматической системе оставалось стабильным.

«Остается неясным, было ли необычное поведение, которое мы выявили, единичным событием или частью повторяющейся модели, которая может влиять на будущие извержения», — добавила Ву.

«Однако по мере накопления данных непрерывного мониторинга мы ожидаем получить все более подробное представление о внутренних процессах Килауэа и его долгосрочном поведении».

Проанализировав данные, Ву и коллеги выдвинули гипотезу, что магма отводилась в сторону от вершины и поступала в горизонтальную систему даек, ведущую к рифтовой зоне.

Эта нетипичная картина сохранялась в течение нескольких месяцев, пока землетрясение магнитудой 5 на склоне вулкана, вероятно, не сняло блокировку, направив больше давления в неглубокую систему вершины в последующие месяцы. С этого момента вершина Килауэа оставалась возмущенной до начала массового извержения 2018 года.

Свечение извергающегося вулкана Килауэа видно ночью. Автор: Синь-Мэй Ву/Университет Гавайев

Использование океанских волн для «прослушивания» Килауэа

Открытие команды стало возможным благодаря непрерывному мониторингу Килауэа с помощью сейсмических приборов. Сейсмические волны — это вибрации, которые распространяются через Землю, неся информацию о материале, через который они проходят. Вместо того чтобы полагаться на энергию от землетрясений, команда использовала сейсмическую энергию от постоянного природного источника: океанских волн.

«Океан обеспечивает постоянное поступление сейсмической энергии, позволяя нам отслеживать состояние магматической системы Килауэа с течением времени, даже когда нет заметных землетрясений или деформации грунта», — пояснила Ву.

«Когда магма движется под землей, она изменяет давление внутри системы и изменяет окружающую породу, что мы можем обнаружить с помощью наших инструментов мониторинга».

Исследование подчеркивает важность скрытых процессов, происходящих под поверхностью, которые можно выявить, комбинируя сейсмический анализ с другими геологическими и геофизическими наблюдениями.

«Как преподаватель UH Маноа, посвятивший себя пониманию Килауэа, моя цель — внести вклад в снижение вулканической опасности и обеспечить безопасность жителей Гавайев», — добавила Ву.

«Мы надеемся, что это исследование и наша будущая работа помогут раскрыть эти увлекательные процессы».

Больше информации: Синь-Мэй Ву и соавт., Seismic Velocity Monitoring Reveals Complex Magma Transport Dynamics at Kīlauea Volcano Prior to the 2018 Eruption, AGU Advances (2025). DOI: 10.1029/2025av001759

Источник: University of Hawaii at Manoa