Кратер Убехебе в Долине Смерти показывает, что районы вулканической опасности недооценены

Заштрихованная карта рельефа, показывающая кратер Убехебе и латеральную протяженность его пирокластических отложений, а также места исследований, которые определяют эту протяженность или иным образом упоминаются в этой статье. Кредит: Письма о геофизических исследованиях (2022). DOI: 10.1029/2022GL100561

Когда магма поднимается к поверхности Земли и встречается с грунтовыми водами, давление пара возрастает, что иногда приводит к извержениям, извергающим потоки горячего пепла, что может привести к сжиганию и удушью людей и погребению под землей близлежащих городов. Возьмем, к примеру, похожие потоки пепла, образовавшиеся во время извержений вулкана Везувий, которые стали причиной многих смертельных случаев в городе Помпеи около 79 г. н.э.

Эти так называемые фреатомагматические извержения происходят не только на больших горных вулканах, таких как Везувий. Они также могут возникать в распределенных вулканических полях, где вулканическая активность распространяется на более широкую и скромную территорию, а извержения оставляют после себя кратеры, называемые маарами. Хотя за всю историю человечества произошло лишь несколько фреатомагматических извержений, образующих маар, геологи могут оценить опасные зоны вокруг будущих извержений, образующих маар, изучив, насколько далеко простираются вулканические отложения от мааровых кратеров.

Отложения, образованные потоками горячего пепла, называемые пирокластическими выбросами, простираются на расстояние от 1 до 6 километров (от 0,6 до 3,7 миль) от большинства мааровых кратеров, что позволяет предположить, что пирокластические выбросы перемещаются только на такое расстояние от места извержения. Тем не менее, согласно новому исследованию, опубликованному в Письма о геофизических исследованиях.

Исследование, проведенное под руководством профессора Университета Буффало Грега Валентайна, увеличивает диапазон распространения пирокластических волн до 10–15 километров (6–9 миль). Доказательства повышенного выброса исходят из кратера Убехебе в Долине Смерти в Калифорнии, который был вызван фреатомагматическим извержением около 2100 лет назад. Там исследователи обнаружили отложения пирокластических волн на расстоянии до 9 километров (5,6 миль) от кратера, которые, вероятно, когда-то простирались еще дальше, прежде чем были стерты ветром и дождем.

Выброс волны Убехебе может быть более репрезентативным для фреатомагматических извержений, чем расстояние выхода из других изученных мааровых кратеров. По словам Валентайна, в размерах Убехебе нет ничего выдающегося по сравнению с аналогичными кратерами, но чрезвычайно засушливая среда Долины Смерти с небольшим количеством растений и небольшой эрозией могла бы лучше сохранить отложения вулканического пепла вокруг Убехебе.

Другими словами, исследователи считают, что эрозия является причиной более коротких наблюдаемых расстояний вокруг других вулканических кратеров.

«В предыдущих исследованиях дальности выброса нагонов использовались наилучшие доступные данные, основанные на отложениях вулканов, где происходили подобные извержения», — сказал Валентайн. «Большинство из них использовали несколько километров, но здесь, мы думаем, только из-за хорошей сохранности Долины Смерти мы видим доказательства более широкой области воздействия».

«Когда вы пытаетесь выяснить степень воздействия вулканических извержений и смотрите на это через призму геологических данных, вы обязаны тем, что сохранилось», — сказал Эрик Клеметти, вулканолог из Университета Денисона, не участвовавший в этом. В исследовании. «Ключевым моментом этого исследования является то, что необходимо проделать большую детальную работу в местах, где вы не потеряете вулканические отложения, чтобы действительно лучше понять средние и максимальные расстояния, на которые могут повлиять некоторые из этих опасностей».

Исследователи также использовали компьютерную модель, чтобы объяснить большую дистанцию ​​выброса. Хотя фреатомагматические волны от извержений маара опасны для человека, они холоднее, чем большинство других вулканических волн, потому что тепло магмы теряется при испарении грунтовых вод. Согласно модели исследователя, эти более холодные и, следовательно, более плотные пирокластические волны не поднимаются и не смешиваются с вышележащим воздухом так сильно, как более горячие волны, что заставляет их перемещаться дальше по земле.

Переоценка рисков вулканической опасности

Увеличенные расстояния распространения пирокластических волн могут иметь большое значение для оценки вулканической опасности, особенно для городов, построенных на вулканических полях, где возможны будущие фреатомагматические извержения. По словам Валентайна, «если вы находитесь в большом городе, опасность, которая простирается на десять километров от кратера, сильно отличается от той, которая простирается всего на два километра от кратера. Вулкан может затронуть гораздо большую населенную территорию и гораздо больше инфраструктуры». .»

«Исследование, безусловно, имеет большое значение для таких мест, как Окленд, которые построены на вулканическом поле», — сказал Ян Линдсей, профессор Оклендского университета и соруководитель DEVORA, межведомственной совместной исследовательской программы, которая обеспечивает оценку вулканической опасности. и связанные с этим риски для примерно 1,72 миллиона человек в Окленде, одном из крупнейших городов Новой Зеландии.

«У нас также есть много воды, которая необходима для создания этих фреатомагматических извержений», — сказал Линдсей. «Есть все основания ожидать, что у нас должно произойти такое же извержение, если наше вулканическое поле снова извергнется».

Джессика Болл, вулканолог из Калифорнийской вулканической обсерватории Геологической службы США, согласна с этим. «Исследование оказало большое влияние на то, как мы рисуем опасные зоны для этого типа вулканов», — сказала она. Болл помогает проводить оценку вулканической опасности на Клир-Лейк в Калифорнии и его окрестностях, где на активном вулканическом поле проживает 17 910 человек. «Мы можем использовать наши знания о том, где происходили прошлые извержения, о напряжении в земной коре, о том, где находится подповерхностное тепло, и о том, как ведут себя извержения, например, о дистанциях выброса, чтобы определить зоны, где могут возникнуть опасности», — сказала она.

По словам Болла и Линдси, точные расстояния выбега необходимы для оценки того, следует ли и где эвакуировать городские районы при подготовке к неминуемому извержению вулкана. Текущим методам оценки опасности, возможно, потребуется обновить их расстояния выхода пирокластических нагонов, чтобы предоставить более точные оценки политикам, но все еще требуется дополнительная работа, чтобы полностью понять, как предлагаемый более длительный выход пирокластических нагонов повлияет на такие города, как Окленд.

«Для Окленда наш текущий план действий в чрезвычайных ситуациях из-за извержения вулкана предусматривает зону эвакуации радиусом 5 километров (3 мили) вокруг любого нового жерла, чтобы учесть опасность пирокластического выброса. В свете этого нового исследования нам необходимо сначала тщательно потенциально более длинные расстояния также возможны при будущем извержении в Окленде, и если да, то каковы риски для жизни и безопасности за пределами 5 километров (3 миль)», — сказал Линдсей.