Jedan od najaktivnijih vulkana na Aljasci eruptira od maja 2021. godine, ali se lokacija intenzivne seizmičke aktivnosti za to vreme pomerila. Naučnici su se pitali zašto, a sada novi podzemni snimci otkrivaju da vulkan zapravo ima dve komore magme, koje su dovele do erupcije koja se stalno menja.
Slično drvetu, ono što vidite iznad zemlje sa vulkanima može izbledeti u poređenju sa onim što se dešava ispod površine Zemlje. Sva magma i aktivnosti se gomilaju ispod površine i naučnici koriste seizmičke podatke da izmere ovu aktivnost u nadi da će naučiti više o mehanici vulkana i pokušati da predvide njihovo ponašanje. Aktivni vulkan može da napravi vatrenu predstavu ili raznese pepeo širom sveta.
Ove erupcije mogu izazvati regionalni haos, ali i poremetiti vremenske prilike na globalnom nivou. Oni mogu biti društveno katastrofalni, prema dr Ksiaotao Iang, docentu na Odeljenju za Zemlju, Atmosferu i planetarne nauke (EAPS) Univerziteta Purdue. Bavi se proučavanjem seizmologije, tektonike i opasnosti od zemljotresa.
Jang i tim istraživača proučavali su seizmičke podatke sa Velikog vulkana Sitkin u Aleutskom luku na Aljasci, koji je eruptirao od 26. maja 2021. (koordinisano univerzalno vreme) sa tekućim izlivanjem lave od kraja jula 2021. Tim je nedavno objavio svoje nalaze , „Dvostruki rezervoari prikazani ispod Velikog vulkana Sitkin, Aljaska, objašnjavaju migraciju vulkanske seizmičnosti“, u pismima o geofizičkim istraživanjima Američke geofizičke unije.
Na Velikom vulkanu Sitkin, seizmička aktivnost (zemljotresi) pre i tokom trenutne erupcije smenjivala se između regiona severozapadno i jugoistočno od vrha vulkana, unutar seizmičke zone severozapad-jugoistok širom ostrva. Jang i njegove kolege su želeli da preciziraju uzrok ove prostorne varijabilnosti, koja može otežati upozorenje na zemljotrese i vulkanske opasnosti.
Tim je konstruisao strukturu seizmičke brzine za gornjih 6 kilometara Velikog vulkana Sitkin, prikupljajući podatke sa seizmičkim podacima od 2019. do 2020. (više od godinu dana pre početka erupcije) koje je prikupila opservatorija vulkana Aljaske.
Ovaj rad istražuje kako se ove vulkanske erupcije razvijaju tokom vremena i šta ih kontroliše. Tim se pozabavio ovim pitanjima konstruisanjem strukture seizmičke brzine gornjih 6 km ispod Velikog vulkana Sitkin u centralnom Aleutskom luku. Nalazi u ovoj studiji pomažu da se bolje razume kontrola ponašanja erupcije od strane osnovnog vodovodnog sistema magme na aktivnim vulkanima. Ovo će pomoći u predviđanju vulkanskih erupcija i proceni opasnosti od vulkana.
Tim čine Jang i Kodi Kupres, student MS Univerziteta Purdue, Diana C. Roman iz Laboratorije za Zemlju i planete na Institutu za nauku Karnegi i Met Hejni iz Opservatorije vulkana Aljaske, Geološki zavod SAD. Jang je izvršio seizmičko snimanje kako bi dobio podzemni seizmički model Velikog vulkana Sitkin i vodio formalnu analizu kataloga zemljotresa i modela seizmičke brzine. Kupres je doprineo odabiru lokacije istraživanja i pomogao u tumačenju modela seizmičnosti i seizmičke brzine.
Tim predlaže da Veliki vulkan Sitkin ima ne jedan već dva rezervoara magme koji bujaju duboko ispod površine Zemlje i da ima ciklus erupcije od šest faza. Tipično, magmatski sistem prolazi kroz pet faza: akumulacija magme, povećana seizmička aktivnost, početna erupcija (može biti eksplozivna ili efuzivna), kontinuirane erupcije sa fontanom ili tokom lave i aktivnost raspadanja kako erupcija dođe do kraja.
Tim ipak predlaže da Veliki vulkan Sitkin zapravo ima dodatnu fazu sa drugom (plićom) komorom magme koja je pokrenuta nakon početne erupcije koja je verovatno nastala iz dublje komore. Ovo je važan dodatak jer podrazumeva interakciju između komora koje obe doprinose izlivu lave. Tapkanje magmatskih komora je predloženo i na drugim mestima. Zajedno, ovaj šestostepeni ciklus erupcije i dualne magma komore objašnjavaju evoluciju seizmičnosti u prostoru i vremenu širom ostrva i naizmeničnu erupciju dva rezervoara.
„Ovaj fenomen promene lokacija zemljotresa sa vremenom, nazvan prostorno-vremenska migracija, takođe je primećen na drugim vulkanima. Međutim, vertikalna migracija vulkanske seizmičnosti je češća“, kaže Jang. „Jasna lateralna migracija seizmičnosti ispod vulkana Great Sitkin pruža važnu priliku za proučavanje kontrole seizmičnosti erupcije i onoga što nam ona govori o razvoju vulkanskih erupcija. Novi model seizmičke brzine otkriva dva rezervoara magme kore, sa izrazito malim seizmičkim brzinama (brzina seizmičkog talasa koji putuje kroz sredinu)“.
Tim je dodatna zapažanja erupcije pripisao prisustvu dvostrukih komora magme. Prvo, seizmičnost na vulkanu (pre i tokom erupcije) pokazuje jasnu bočnu migraciju u različito vreme. Takođe, rezervoar na jugoistoku dostigao je vršni nivo seizmičnosti godinu dana pre erupcije 26. maja 2021. godine, iako je početnu erupciju pratio povećan nivo seizmičnosti samo severozapadno od vrha. Takođe su primetili da je početna erupcija bila eksplozivna, iako je eruptirala samo zanemarljiva magma.
Vrhunac izliva lave počeo je oko dva meseca nakon početne erupcije, što je ostavilo dvomesečni razmak između početne erupcije i izliva lave. Ova faza izliva lave poklopila se sa naglom seizmikom na jugoistoku. Otprilike godinu dana nakon početne erupcije, došlo je do druge faze izliva lave koja je u skladu sa povećanom seizmičnošću na severozapadu.
„Ova zapažanja sugerišu naizmeničnu vulkansku aktivnost između dva rezervoara magme, što je važan dodatak koji predlažemo u poređenju sa tipičnim fazama zasnovanim uglavnom na modelu jednog rezervoara ili modelu koji uključuje uglavnom vertikalnu migraciju seizmičnosti“, kaže Jang. „Međutim, mi tvrdimo da fenomen koji posmatramo kod Velikog vulkana Sitkin nije jedinstven za ovaj vulkan. Može se generalizovati kako bi nam pomogao da razumemo kako više rezervoara, koji mogu biti različitih veličina, mogu da deluju i utiču na inicijalizaciju i razvoj erupcija kao i tok magme.“
Nepredvidiva priroda vulkanske aktivnosti može brzo ili polako da ispusti lavu, pepeo, vodu i gasove u atmosferu. Jang kaže da samo korišćenje seizmičkih podataka nije dovoljno za temeljnu istragu. Naučnici treba da prate emisije gasova, deformacije površine, promene temperature i druge podatke. Svaki vulkan zahteva temeljno istraživanje kako bi naučnici mogli bolje da predvide kako i kada bi vulkani mogli eruptirati u budućnosti.
„Naš rad na Great Sitkin vulkanu pokazuje složenost aktivnih magmatskih sistema i važnost praćenja aktivnih vulkana u realnom vremenu, uključujući aktivnosti zemljotresa, emisije gasova, deformacije površine i površinsku temperaturu, nadovezujući se na znanje o distribuciji aktivni rezervoari magme“, kaže Jang.
