© Иллюстрация РИА Новости . Алина ПолянинаИзвержение вулкана. Анимация
В лаборатории Института ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН ученые поставили эксперимент, который позволяет понять процессы, происходящие в мантии Земли во время извержения вулкана и землетрясений. Полученные в ходе эксперимента данные согласуются с ранее разработанной математической моделью. В исследовании приняли участие ученые Института геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН, Института теоретической и прикладной механики СО РАН, Института ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН, Новосибирского государственного университета (НГУ) и Новосибирского государственного технического университета (НГТУ). Результаты опубликованы в журнале Geochemistry International.
На Камчатке вулкан Ключевской выбросил столб пепла на шесть километровДо сих пор человек имеет очень слабое представление о процессах, проходящих в недрах Земли во время извержений вулканов и землетрясений. При помощи мощнейших телескопов мы проникли в глубокий космос, на батискафах опустились на океанское дно, а вот проникнуть в мантию Земли и исследовать, что там происходит, пока так и не смогли. Мы знаем, что толщина земной коры в среднем 35-45 км, сверхглубокая Кольская скважина (которая действовала до 2008 года) — 12 километров 262 метра, а о том, что происходит глубже, можем судить лишь по косвенным признакам. Наиболее достоверную информацию о процессах в недрах Земли ученые получают, досконально изучив обломки глубинных пород (ксенолитов), вынесенных лавами при вулканических извержениях. По результатам их исследования ученые строят математические модели, которые подтверждаются на практике лабораторными экспериментами.
© Фото : Пресс-служба ИЯФ СО РАНСрез образца ксенолита.
© Фото : Пресс-служба ИЯФ СО РАНСрез образца ксенолита.
Чтобы смоделировать процессы растворения, переноса и отложения минералов, происходящие под земной корой – в области верхней мантии, ученые создали действующую модель вулкана прямо в лаборатории.
© Фото : Пресс-служба ИЯФ СО РАНИсточник электронных пучков в ИЯФ СО РАН
© Фото : Пресс-служба ИЯФ СО РАНИсточник электронных пучков в ИЯФ СО РАН
Для этого взяли образец породы, выброшенный на поверхность вместе с лавой с Авачинской сопки (действующим вулканом на Камчатке), и при помощи мощной электронно-лучевой пушки раскалили его примерно до 2500 °С. Для сравнения — температура лавы самого горячего вулкана Килауэа, расположенного на Гавайских островах, составляет около 1200 °С. При такой температуре процессы изменения горной породы могут занимать в природе часы или даже сутки, например во время землетрясений. Эксперимент ученых проходил гораздо быстрее – всего 45 минут.
© Фото : Пресс-служба ИЯФ СО РАНПроцесс плавления ксенолита
© Фото : Пресс-служба ИЯФ СО РАНПроцесс плавления ксенолита
«По мере нагревания образца граница плавления медленно опускается внутрь, – поясняет главный научный сотрудник ИГМ СО РАН Виктор Шарапов, – а на поверхности кипит расплавленная порода, так же, как лава кипит на вулкане». В эксперименте получают мини-вулкан, в котором потоки раскаленных газов распространяются по трещинам образца породы, растворяют содержащиеся там минералы. Одновременно на холодной поверхности формируются конденсаты из растворенных минералов. Наблюдения и замеры процессов, сымитированных во время эксперимента, подтвердили правильность расчетов созданной ранее математической модели.
© Фото : Пресс-служба ИЯФ СО РАНОбразец ксенолита после обработки электронным пучком
© Фото : Пресс-служба ИЯФ СО РАНОбразец ксенолита после обработки электронным пучком
Дальнейшее изучение процессов и их моделирование необходимы для того, чтобы более точно прогнозировать время и место возникновения извержений вулканов, землетрясений, своевременно оповещать жителей опасных районов. Результаты исследований также помогут лучше понять, как происходит естественный перенос минералов в земной коре, где и какие рудные месторождения следует искать с наибольшей вероятностью.
Источник:
