Под гейзерами и горячими источниками Йеллоустонского национального парка в штате Вайоминг, США, находится резервуар вулканической магмы, ответственный за некоторые крупнейшие извержения на Земле. Геофизики изучили подземную систему и обнаружили не одну, а два магматических очага под гигантским вулканом.
"Мы обнаружили, что резервуар магмы в нижней коре гораздо глубже и больше, чем мы полагали ранее, – рассказывает ведущий автор исследования сейсмолог Синь-Хуа Хуан (Hsin-Hua Huang) из Университета Юты в Солт-Лейк-Сити.
Учёные знали о наличии шлейфа, несущего расплавленную породу из глубин мантии вверх и расположенного на глубине около 60 километров под поверхностью. В 10 километрах под поверхностью был также обнаружен мелкий магматический очаг, содержащий около 10 тысяч кубических километров расплавленного материала.
Однако, согласно последним данным, существует ещё один резервуар, расположенный ещё глубже и по размеру в 4,4 раза больше, чем тот, что находится между 20 и 50 километрами ниже поверхности. Таким образом учёными было обнаружено недостающее звено между магматическим плюмом и небольшим магматическим очагом.
Исследователи утверждают, что в целом расплавленные породы по объёмам составляют около четверти Большого Каньона.
Эти данные показали, что извержения в результате опорожнения небольшого резервуара также возможны. Последнее крупное извержение состоялось в этих местах 640 тысяч лет назад, но сегодня угроза землетрясений куда более вероятна. Впрочем, наличие глубинного резервуара не означает, что небольшой резервуар будет пополняться снова и снова.
Открытие также подтверждает давно созданную модель для некоторых вулканов: глубокая камера содержит расплавленный базальт и твёрдые породы, богатые железом и магнием, а каналы меньшей камеры заполнены расплавленным кремнием и породами семейства риолитов.
Исследователи использовали сейсмометры, чтобы измерить шумы землетрясений и заглянуть внутрь земной коры. Когда сейсмические волны проходят через жидкий материал, они замедляются. Команда учёных определила эти регионы с низкой скоростью распространения волн как магматические очаги (хотя эти камеры содержат в основном твёрдые породы и лишь небольшую часть жидких сплавов).
Отдалённые землетрясения полезны для визуализации глубинных структур, например, мантийного плюма, а вот близкие землетрясения могут помочь обнаружить мелкие резервуары.
Хуан считает, что его исследование впервые смогло объединить оба типа данных таким образом, чтобы обнаружить и глубинный резервуар, и средний. Его команда использовала 11 сейсмометров системы Earth Scope US Array для отслеживания глубинных землетрясений и 69 сейсмометров из нескольких близлежащих сейсмических сетей для сбора данных о небольших землетрясениях.
Исследование даёт полное представление о системе циркуляции магмы в верхней части плюма земной коры и готовит почву для будущих исследований. При этом оно согласуется с предыдущими теоретическими выводами: геофизики давно подозревали, что под Йеллоустоном есть ещё один источник тепла и магмы.
Научная статья Хуана и коллег была опубликована в журнале Science.
Теперь учёным предстоит выяснить, как магма перемещается между резервуарами и почему резервуары образовались именно в этих местах.
