Светът на физиката Свързването на земетресения и вулкани
Наблюденията показват, че изригванията често се случват на границите на тектонските плочи след мега трусове. Междувременно изследователите могат да използват симулации, за да кажат как работи това свързване.
През 1707 г. земетресение удари континентална Япония - най-силното в историята на страната. Така нареченото земетресение Hōei с оценка около 8,6 по Рихтер нанесе значителни щети на сушата, предизвика цунами и отне над пет хиляди живота. Само няколко дни след това земетресение вулканът Фуджи избръмча близо до Токио. На 6 декември 1707 г. избухва с опустошителни последици и погребва големи части от Япония под слой пепел.
Изригване на вулкана Каримски
Изглежда, че историята се повтаря около триста години по-късно. На 11 март 2011 г. земетресение с магнитуд 9,0 по скалата на Рихтер разтърси морското дъно край Япония. Задействано е друго опустошително цунами, което също е причинило живота на около 19 000 души поради по-голямата енергия на земетресението и по-плътното заселване на крайбрежния регион. Освен това цунамито доведе до катастрофата на атомна електроцентрала. Земетресението също промени топографията на страната - не само по самата повреда, но и върху вулкани на разстояние от 100 до 150 километра.
Нови измервателни данни от сателитен радар показват, че през 2011 г. няколко региона с активни вулкани са увиснали с 5 до 15 сантиметра. Японски изследователи подозират, че земетресението от 11 март 2011 г. е променило напрежението под земната повърхност. Това доведе до затихване на районите. За изследователите не е ясно дали това е индикация за вулканична дейност; те обаче смятат, че е много препоръчително вулканите да бъдат постоянно под наблюдение.
Притесненията са основателни. В миналото в региони, където една тектонична плоча се спуска под друга - така наречените субдукционни зони - няколко пъти се е случвало силно земетресение да доведе до вулканични изригвания. Например в Чили: два дни след катастрофалното земетресение на 22 май 1960 г. изригна вулканът Кордон-Кол. През месеците след това най-голямо земетресение, регистрирано някога, с магнитуд 9,5, вулканите Planchón-Peteroa, Tupungatito и Calbucu също започнаха да се активизират.
В търсене на механизмите
Разбира се, по принцип може да е било съвпадение в Чили или Япония. Но изследователите са направили подобни наблюдения и в други зони на субдукция - като Алеутските острови в Аляска и Камчатка, Филипините и Индонезия, Централна Америка и Италия. Ето защо все повече изследователи са убедени, че силните земетресения могат да извадят вулканите от латентна фаза. Тези вулкани са предимно много близо до фокуса на земетресението, но в изключителни случаи могат да бъдат и на хиляди километри. От няколко години геолозите търсят механизмите, които биха могли да се осъществят в такива съединения.
Карта на света на земетресения и вулкани
Въз основа на изчисления на триизмерен модел Томас Уолтър от центъра на Хелмхолц Потсдам смята, че няколко механизма са отговорни за факта, че земетресенията могат да активират вулкани. Тези механизми могат да работят индивидуално или заедно, което засилва ефекта. От една страна, редица вълни се разпространяват в земната кора от епицентрите. По принцип те принадлежат към същите сеизмични вълни, които причиняват увреждане на земната повърхност. Временните деформации разтърсват и магмените резервоари под вулкани. Може да се случи така, че течности или газове, които са били разтворени в горещата скална суспензия до този момент, да излязат от разтвора. Освен това се образуват или реактивират фрактури и течните и газообразните вещества се привеждат в движение. Всичко това може да предизвика промени в налягането, които в крайна сметка да доведат до изригването на вулкана.
Второ, както в Япония и Чили, мегатресенията променят статичните условия в близост до зоната на субдукция. Поради изместването по време на земетресението, еластично деформируемата земна кора се компресира в някои области, но се разкъсва в други. Уолтър и колеги признават, че вулканичната активност се увеличава предимно в региони, където обемът се увеличава, т.е.
Ефект на положителна обратна връзка
На пръв поглед диагнозата изглежда малко безсмислена. Защо трябва да се развие изригване в региони, в които магмените резервоари на вулкани изведнъж имат повече място? Уолтър признава, че мисълта противоречи на интуицията. Но има правдоподобни подходи за обяснение.
Отново течностите, т.е. течните и газообразните вещества, играят ключова роля. Ако обемът на магматичната камера се разшири, въглеродният диоксид и други течности, например, могат да излязат от разтвора. Чрез облекчаване на натиска при по-нататъшно изкачване течността може да се превърне в газ. Това може да се разшири още по-лесно. По този начин ефектът на положителната обратна връзка в крайна сметка може да предизвика изригване.
Активиране на вулкани в субдукционна зона
Има и други процеси, които биха могли да изиграят роля във връзката между земетресенията и вулканичната активност. Вибрациите и деформациите, предизвикани от земетресение, могат да доведат до смесване на различни видове магма. Това също може да доведе до пренасищане на магмите с газове. И в крайна сметка не може да се изключи, че земетресението може да разшири вулканичните канали между резервоарите за магма и повърхността. Все още не е изяснено дали всички тези механизми работят поотделно или изцяло. Също така не е ясно защо гейзерите и калните вулкани - в които не участват магми - се активират от земетресения по подобен начин на вулканите.
Какво означава свързването със земетресения за оценка на опасността, породена от вулканите? В случай на мега земетресения, разширяването на обема се простира на разстояние понякога над две хиляди километра. Уолтър приема, че опасността от вулкани в такъв регион трябва да бъде преоценена след мега земетресение. Сравнителните изследвания показват, че може да се очаква повишена вулканична активност дори години след силно земетресение. Накратко: честотата и рискът от вулканизъм варират във времето - и са тясно свързани със земетресенията.