Названа главная причина извержения супервулкана в США
Ученые из США и Швейцарии с помощью компьютерного моделирования определили причину появления и извержений Йеллоустонского супервулкана. Согласно их выводу, под кальдерой на относительно небольшой глубине находится пузырь горячей магмы, зажатый более холодными магматическими породами. Эта структура образована мантийным плюмом, внедряющимся в земную кору. Статья исследователей опубликована в журнале Geophysical Research Letters.
В 2014-2015 годах стало известно, что под Йеллоустонской кальдерой скрываются два пузыря магмы на глубине 4-14 и 20-45 километров, соответственно. Ученые создали термомеханическую модель, чтобы определить возможное происхождение этих структур. Они провели несколько десятков численных экспериментов с использованием виртуальной земной поверхности площадью 1000 на 300 километров. Величина шага моделирования составила пять тысяч лет, а общее время — 7-8 миллионов лет.
Геологов интересовало поведение магмы над относительно стабильным «хвостом» мантийного плюма — горячего потока, который поднимается от ядра Земли к ее поверхности. В других научных работах, посвященных извержениям Йеллоустонского супервулкана, обычно рассматривались изменения, происходящие над переменчивой «шляпкой» плюма. Эксперименты отличались друг от друга температурой плюма, плотностью и составом пород в земной коре. Само существование потока подтвердили ученые Техасского университета, которые показали, что плюм действительно служит источником питания для магматического очага под кальдерой в Йеллоустоне.
В компьютерной модели образование плюма начиналось с уплощенного пузыря горячего материала диаметром 160 километров в самой широкой части. Поток поднимался к земной коре со скоростью 4,7 сантиметра в год. Исследователям удалось проследить, как распределялся расплавленный материал в мантии и коре Земли через 210 тысяч лет и 1-2 и более миллионов лет после образования плюма. Оказалось, что через четверть миллиона лет поток начинал внедряться в кору, которая затем разделялся на две отдельные интрузивные зоны. Одна находилась прямо над границей Мохоровича, а вторая залегала на глубине 7-15 километров.
Через семь миллионов лет земная кора сдвинулась на 150 километров к юго-западу, что привело к остыванию интрузий и образованию отдельных пузырей магмы, которые располагались один выше другого. Между этими очагами располагается переходная зона более холодной магмы. При этом из верхнего пузыря расплавленные породы периодически изливаются на поверхность. Картина залегания соответствовала наблюдаемой, если температура мантийного потока превышала температуру окружающей мантии на 175 градусов Цельсия, а толщина коры достигала 80 километров.