Nowe badanie oparte na pobieraniu próbek i analizie pyłu wulkanicznego z wulkanu Cumbre Vieja na Wyspach Kanaryjskich, położonego u północno-zachodniego wybrzeża Afryki, sugeruje, że skład magmy może powodować wstrząsy podczas erupcji wulkanów. Odkrycia, które szczegółowo opisano dzisiaj w czasopiśmie Nature Geoscience w artykule pod kierunkiem naukowców z Amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej i Uniwersytetu Miejskiego w Nowym Jorku (CUNY), podkreślają potencjał analizy pyłu wulkanicznego jako narzędzia monitorowania i prognozowania.
„W ostatnich latach społeczność badaczy wulkanów znacznie lepiej radzi sobie z prognozowaniem początku erupcji wulkanu, ale nadal trudno jest przewidzieć styl i czas trwania erupcji” – stwierdziła współautorka badania Samantha Tramontano, stażystka podoktorska Kathryn W. Davis na Uniwersytecie Muzeum. „Jeśli nasze ustalenia sprawdzą się w przypadku innych wulkanów, być może będziemy w stanie monitorować właściwości magmy we wnętrzu erupcji, a to może być bardzo ważne dla oceny zagrożenia”.
We wrześniu 2021 r., po 50 latach uśpienia, wulkan Cumbre Vieja na wyspie La Palma na hiszpańskich Wyspach Kanaryjskich wybuchł, powodując ewakuację tysięcy mieszkańców. W ciągu następnych 85 dni zniszczył ponad 3000 budynków i setki akrów pól uprawnych. Tramontano i jej ówczesny doradca, Marc-Antoine Longpré z CUNY, z pomocą kolegów z Instituto Volcanológico de Canarias i Instituto Geográfico Nacional, stworzyli system do zbierania niemal codziennych próbek opadów popiołu podczas trzymiesięcznej erupcji.
Próbki, które uchwyciły 94 procent przebiegu erupcji, zostały odesłane do Muzeum w celu analizy chemicznej szkła zawartego w popiele, które pochodzi z szybko schłodzonej magmy wyrzucanej z wulkanu, przy użyciu mikrosondy elektronowej. Powstały zbiór danych stanowił pierwszy w swoim rodzaju dzienny szereg czasowy składu płynnej części magmy.
Badanie ujawniło zmiany w ilości krzemionki w próbkach, związku zwiększającego lepkość magmy. Bardziej lepka magma jest zwykle kojarzona z bardziej wybuchowymi erupcjami. Naukowcy odkryli, że zawartość krzemionki była wysoka w pierwszym tygodniu erupcji, a następnie stopniowo spadała, aż do gwałtownego odwrócenia się na dwa tygodnie przed zakończeniem erupcji, co prawdopodobnie oznaczało odcięcie dopływu magmy z płaszcza.
Następnie naukowcy porównali ten zapis chemiczny z obserwacjami fizycznymi prowadzonymi w tym samym czasie, znajdując korelację między zawartością krzemionki a siłą wstrząsów wulkanu, czyli sejsmicznego „grzechotania” związanego z ruchem cieczy i gazu pod powierzchnią. Na podstawie modelowania i dalszych analiz zespół badawczy proponuje, że obecność bardziej lepkiej magmy o dużej zawartości krzemionki powoduje zwiększoną amplitudę wstrząsów wulkanicznych, chociaż potrzebne są dalsze badania w celu potwierdzenia tego mechanizmu.
Oprócz dostarczenia nowych wskazówek na temat przyczyny wstrząsów wulkanicznych, które są kluczowym parametrem monitorowania erupcji, badanie pokazuje korzyści płynące z łączenia gromadzenia danych petrologicznych – takich jak opady popiołu – z danymi geofizycznymi w celu poprawy prognozowania erupcji, oceny zagrożeń i podejmowania decyzji. -wytwarzanie podczas kryzysów wulkanicznych.
„Dużym wyzwaniem dla monitorowania petrologicznego jest koordynacja prac terenowych i transferu próbek podczas kryzysów erupcyjnych, aby umożliwić szybką analizę” – powiedział Longpré. „Staranne planowanie wstępne i rozwój technologiczny powinny w przyszłości umożliwić skuteczną analizę próbek w pobliżu miejsca lokalizacji, lepiej wspierając terminową interpretację danych geofizycznych”.