Углекислый газ, выделяющийся из недр Земли, поддерживает существование озера лавы в Антарктиде

Новости МирТесен

Эребус — это единственный вулкан на всем антарктическом материке, который проявляет активность в настоящее время; он находится на острове Росса. В его кратере непрерывно существует водоем из расплавленной горной породы – явление довольно необычное для вулканических образований. Недавнее изучение специалистов по геологии показало, что поддержание лавового озера Эребуса возможно за счет повышенного содержания углекислого газа в мантийной зоне под ним.

Это и необычные геологические формации, и уникальные биологические организмы, и сложные климатические явления ледяной ледяная плита значительной толщины, которая постепенно перемещается и формирует плавучие льдинки, а также скрытые подледные водоемы с пресной водой озера, и окаменелости, свидетельствующие о существовании древних организмов на территории континента. Также в Антарктиде находится Эребус — действующий вулкан высотой 3794 метра над уровнем моря. Более конкретно, он расположен на небольшом острове Росса, неподалеку от береговой линии ледяного массива, и соседствует с несколькими угасшими вулканами. Вулкан Эребус проявляет активность в течение длительного периода времени, постоянно выбрасывая различные газы.

Уникальное извержение вулкана среди ледяных шапок привлекает внимание геологов и не только. Исследуя Эребусего особенности, можно получить ценные сведения о вулканических процессах в целом и даже об изменении материков с течением времени. Благодаря сотрудничеству специалистов из Университета Юты (США) и Университета Кентербери (Новая Зеландия), удалось установить причины того, почему магматический расплав под Эребусом не задерживается на глубине, а поднимается к поверхности, формируя лавовое озеро.

«Эребус – это классический пример вулкана рифтового типа, в его магме содержится значительное количество растворенного углекислого газа. Это позволяет расширить знания о других вулканах островных дуг Тихоокеанского огненного кольца и подобных регионах, где доминирует водяной пар», — рассказал один из авторов новой статьи в Nature Communications Грэм Хилл (Graham Hill).

отмечают ученые. Они подчеркивают, что для оценки баланса летучих веществ в земной атмосфере важно понимать механизмы протекающие внутри вулканов обоих типов: как тех, которые богаты углекислотой, так и насыщенных водяным паром. На газообмен между мантией Земли и её поверхностью оказывают влияние процессы погружения материала из коры планеты внутрь и возвращения вещества обратно.

Эребус, единственный вулкан, проявляющий активность в Антарктиде, также классифицируется как «углекислотный» вулкан. Однако это еще не самое необычное: в его кратере непрерывно поддерживается озеро, состоящее из лавы диаметром лавовые озера формируются нечасто: такие образования свойственны лишь немногим из более чем 1300 вулканов на Земле. В новой научной работе авторам удалось установить взаимосвязь между этими двумя характеристиками вулкана Эребус. Выяснилось, что лавовое озеро на Эребусе существует благодаря потокам углекислого газа, содержащимся в магме.

Магма представляет собой смесь расплава и кристаллов, которая может перемещаться в земной коре. Поднимаясь, магма иногда достигает поверхности, но не всегда это удается. Причина в том, что по мере приближения к поверхности давление литосферы значительно снижается, что приводит к высвобождению воды из магмы. В результате, остатки магмы застывают, не достигнув поверхности и обычно располагаясь на глубине около пяти километров.

Прямое изучение процессов, протекающих в глубоких слоях земной коры и в мантии, представляет собой сложную задачу. Получение образцов с такой глубины практически невозможно. В подобных ситуациях ученые используют геофизические методы, которые аналогичны компьютерной томографии, позволяющей оценить внутреннее состояние человека без инвазивного вмешательства. Среди геофизических методов сейсмические являются наиболее востребованными – они позволяют определить характеристики горных пород на основе анализа прохождения или отражения сейсмических волн. Эти методы применяются, в частности, при поиске нефтяных и газовых месторождений.

Из-за отсутствия природных очагов сейсмической активности в районе Эребуса, сейсмоакустические исследования оказываются неэффективными. В связи с этим, исследователи перешли к альтернативному геофизическому методу — магнитотеллурическому зондированию. В его основе — детектирование естественного электромагнитного излучения, которое создают Солнце и разряды молний. Большинство этих электромагнитных волн распространяются только в воздухе, но некоторые все же проникают внутрь Земли, взаимодействуют с горными породами и возвращаются к поверхности, где их поджидают геологи, вооруженные особыми магнетометрами.

Приборами. Скорость электромагнитных колебаний изменяется при пересечении различных горных пород и минералов, что обусловлено их электрической проводимостью. Магнитотеллурическое зондирование, выполненное в нескольких точках острова Росса, дало возможность специалистам детально воссоздать процессы, происходящие под вулканом на глубине до 100 километров. Полученные данные магнитотеллурического исследования указывают на резко нисходящий канал с повышенной электропроводностью, который изменяет угол наклона в нижней части земной коры перед тем как достигнуть неглубоких магматических резервуаров и лавового озера. «Мы рассматриваем этот изгиб как своего рода предохранительный клапан, регулирующий движение потоков магмы и углекислого газа, которые питают и нагревают расположенную выше камеру с фонолитами (фонолит – это горная порода, составляющая лавовое озеро. — Примеч. ред.), содержащую магму», — утверждается в научной публикации.

Изучение этих потоков «газированной магмы» позволит лучше понять строение нашей планеты. Как отметил Фил Уонамейкер, понимание механизмов переноса веществ в вулканах, насыщенных углекислым газом, и факторов, ими определяемых, позволит оценить объемы и масштабы транспортировки летучих компонентов по всей Земле).