Магматические породы общего происхождения в одном регионе геологи относят к единому глубинному источнику, или домену. Логично предположить, что и современные лавы из одного домена будут химически довольно однородны. Однако наблюдения за активностью вулкана Сундхнукур в Исландии в 2023-2024-х заставили в этом усомниться.
Вулканизм в океанах, островной или на срединно-океанических хребтах, отличается от континентального прежде всего составом лав. В основном это базальты, источником для которых служит вещество мантии, поднимающееся в результате конвекции или в виде плюмов и накапливающееся в резервуарах в земной коре.
Чаще всего за одно событие изливаются лавы одинакового химического состава, что говорит о едином источнике, в котором накапливаются расплавы перед извержением. Это допущение кладут в основу моделирования поведения вулканов и оценки опасности при геофизическом мониторинге в реальном режиме времени.
Ученые из Университета Исландии, Университета Клермон-Оверни (Франция) вместе с коллегами из Германии решили проверить это предположение во время извержения вулкана Сундхнукур в Исландии. Он входит в систему Свартсенги, расположенную в четырех километрах от города Гриндавик. Вулкан спал 800 лет, а в декабре 2023 года активизировался. Деформация поверхности перед извержением свидетельствовала о том, что магматический резервуар расположен в средней части земной коры, на глубине примерно пяти километров.
В 2021 году при извержении вулканов соседней системы Фаградальсфьядль ученые зафиксировали химически разнородные расплавы в резервуаре на глубине 16 километров — на границе коры и мантии (поверхность Мохоровичича). Это означало, что разнородные расплавы поднимаются и к среднекоровому резервуару под Свартсенги. Вскоре предоставилась возможность выяснить, так ли это.
Ученые отобрали пробы лавы и тефры из разных точек во время извержения Сундхнукура с декабря 2023-го по май 2024 года. Затем их подвергли петрологическому и химическому анализу, определив содержание основных и следовых элементов, минеральный состав, соотношение изотопов стронция, неодима.
Это помогло уточнить глубину и форму магматического домена — области в земной коре, откуда поднимаются расплавы. Кроме того, удалось увидеть все эти процессы в динамике прямо во время извержения. Результаты научной работы опубликованы в журнале Science.
Хотя все лавы представляли собой толеитовые базальты, их состав был довольно динамичным во времени. На одном конце — пробы с низким содержанием оксидов магния и калия, на другом — с высоким. Такое же наблюдали при извержении Фаградальсфьядля, а также нашли примеры среди древних лав.
Авторы статьи отметили, что для Исландии среднекоровый домен с разнородными магмами — наблюдение уникальное. Вероятно, он связан с несколькими одиночными резервуарами.
Впрочем, исследователи допустили и вероятность ошибки, поскольку не все древние лавовые поля исследованы с хорошим пространственным разрешением и не все лавы самых ранних этапов извержения опознаны. Пример химической гетерогенности (пусть и не такой сильной) — древние лавы Боргархраун на севере Исландии, происходящие с границы Мохо.