На протяжении десятилетий Кампи Флегрей находилась в центре внимания вулканологов и местного населения из-за частых эпизодов брадисейсмы, тех медленных движений земли, которые свидетельствуют о беспокойстве вулканических недр. Однако сейчас ситуация, похоже, ухудшается и оставляет место для опасений и бесполезных умозаключений. Что же на самом деле спрятано в недрах этого гиганта? Какие механизмы управляют его поведением?
В новом исследовании группа итальянских исследователей попыталась ответить на эти вопросы, используя передовую технику, которая предоставляет изображения внутренней структуры кальдеры с высоким разрешением, чтобы проследить ее эволюцию с течением времени.
Результаты исследования опубликованы в журнале Earth and Planetary Science Letters (Я свяжу их сюда), раскрыть сложную и развивающуюся магматическую систему, с тремя магматическими резервуарами на разной глубине и плавные движения, которые могут быть предупредительными признаками будущего кризиса.
Окно в кальдеру
В исследовании, проведенном группой исследователей из Национального института геофизики и вулканологии (INGV) и Миланского университета Бикокка, использовалась методика под названием 4D нелинейная сейсмическая томография. Проще говоря, это метод, который использует сейсмические волны, генерируемые землетрясениями, для «освещения» недр Земли, примерно так же, как медицинская компьютерная томография использует рентгеновские лучи для визуализации внутренней части человеческого тела.
Новаторство данного исследования заключается в применении нелинейный и трансмерный алгоритм, что позволяет получить более подробные и точные изображения внутреннего строения кальдеры, преодолевая ограничения традиционных методов. Более того, временное измерение (поэтому оно и называется 4D) позволяет нам следить за эволюцией системы во времени, выявляя даже небольшие, но потенциально значимые изменения.
В результате получилась настоящая «карта» недр Кампи Флегрей, которая, как уже упоминалось, впервые обнаруживает существование трех основных магматических резервуаров: двух более поверхностных, глубиной около 2-4 км, и одного более глубокого, около 5 км. Давайте взглянем.
Кампи Флегрей, три развивающихся резервуара магмы.
Первый надводный танк (названный в исследовании «А») лежит на глубине от 2 до 2,5 км, чуть ниже центра кальдеры. Он характеризуется низкими скоростями сейсмических волн (что указывает на горячие и/или частично расплавленные породы) и прогрессивным увеличением соотношения скоростей продольных и поперечных волн в период с 1984 по 2019 год. По мнению исследователей, это может указывать на процесс охлаждения и дегазации магмы, возможно, начавшийся после брадисейсмического кризиса 1982-84 годов.
Второй надводный танк («Б») он лежит немного глубже, от 3,5 до 4 км. Здесь также наблюдаются низкие сейсмические скорости, но в отличие от первого здесь отношение Vp/Vs со временем уменьшилось. Это предполагает возможный процесс подпитки магматическими флюидами, который произошел во время нынешней фазы волнений, начавшейся в 2005 году.
Но, пожалуй, самое удивительное открытие касается глубокого резервуара («С»), обнаружен на глубине около 5 км. Эта область характеризуется очень низкими скоростями продольных волн и очень высокими отношениями Vp/Vs, что соответствует присутствию магмы. Более того, форма и расположение этой аномалии со временем менялись. После почти исчезновения в период с 1984 по 2019 год он вновь появился, начиная с апреля 2019 года, более поверхностно и с сильным увеличением отношения Vp/Vs. Сигнал, по мнению авторов, о возможном новом выбросе магмы из еще более глубоких источников.
Что все это значит?
Результаты проливают новый свет на механизмы, управляющие эволюцией кальдеры Кампи Флегрей. Сложная и динамичная система, в которой магма и флюиды взаимодействуют в разных пространственных и временных масштабах. Открытие трех магматических резервуаров на разных глубинах и, прежде всего, свидетельств движения магмы в последний период является решающим шагом вперед.
Естественно, мы еще далеки от возможности с уверенностью предсказать, когда Кампи Флегрей серьезно пробудится, с сильным землетрясение или даже извержения. Однако подобные исследования предоставляют нам все более точные инструменты, позволяющие следить за развитием системы в реальном времени, выявлять предварительные сигналы и оценивать уровень риска.
В таком густонаселенном районе, как Флегрейский (нас проживает более полумиллиона человек), наличие подробной и обновленной информации имеет важное значение для планирования стратегий смягчения последствий чрезвычайных ситуаций и управления ими. И 4D-сейсмическая томография является кандидатом на то, чтобы стать одним из наиболее ценных инструментов в этом смысле.
Кампи Флегрей, навстречу будущему: проблемы жизни среди действующего вулкана
Исследование INGV и Миланского университета Бикокка подтверждает, что Кампи Флегрей — живая и развивающаяся система. Задача сейчас состоит в том, чтобы воплотить эти знания в конкретные действия по снижению вулканического риска. Это означает усиление мониторинга, а также инвестирование в образование и подготовку населения, в территориальное планирование, в развитие устойчивой инфраструктуры.
Потому что жить с действующим вулканом не невозможно, мы всегда это делали (не без определенной доли безумия): но это требует осознанности, ответственности и постоянного внимания к сигналам, которые посылает нам Земля. С уважением и осторожностью, но также с верой в исследования и в нашу способность решать даже самые серьезные проблемы.
