Undersøiske vulkanudbrud fanget i udsøgte detaljer af havbundens observatorium

Revnen, svulmende og rystende fra udbruddet af en kilometer høj vulkan, hvor to tektoniske plader adskiller sig, er blevet fanget mere detaljeret end nogensinde før. En undersøgelse fra University of Washington offentliggjort i denne uge viser, hvordan vulkanen opførte sig under udbruddet i foråret 2015, afslører nye spor om vulkanernes adfærd, hvor to havplader bevæger sig fra hinanden.

"Det nye netværk gav os mulighed for at se i utrolige detaljer, hvor fejlene er, og som var aktive under udbruddet, "sagde hovedforfatter William Wilcock, en UW -professor i oceanografi. Det nye papir i Videnskab er en af ​​tre undersøgelser offentliggjort sammen, der giver de første formelle analyser af de seismiske vibrationer, havbundsbevægelser og sten skabt under et udbrud i april 2015 ud for Oregon -kysten. "Vi har en ny forståelse af kalderadynamikkens adfærd, der kan anvendes på andre vulkaner over hele verden."

Undersøgelserne er baseret på data indsamlet af Cables Array, et National Science Foundation-finansieret projekt, der bringer elektrisk strøm og internet til havbunden. Observatoriet, afsluttet bare måneder før udbruddet, giver nye værktøjer til at forstå et af teststederne for at forstå Jordens vulkanisme.

"Axial vulkan har haft mindst tre udbrud, som vi kender til, i løbet af de sidste 20 år, "sagde Rick Murray, direktør for NSF's afdeling for havvidenskab, som også finansierede forskningen. "Instrumenter, der bruges af Ocean Observatories Initiative -forskere, giver os nye muligheder for at forstå den indre funktion af denne vulkan, og af de mekanismer, der udløser vulkanudbrud i mange miljøer.

"Oplysningerne vil hjælpe os med at forudsige adfærd for aktive vulkaner rundt om i verden, "Sagde Murray.

Det er en lidt kendt sag, at det meste af Jordens vulkanisme foregår under vandet. Axial Volcano stiger 0,7 miles fra havbunden cirka 300 miles ud for Stillehavets nordvestlige kyst, og dens højde ligger cirka 0,85 miles under havets overflade. Ligesom på land, vi lærer om havvulkaner ved at studere vibrationer for at se, hvad der sker dybt inde, da plader adskiller sig og magma skynder sig op for at danne ny skorpe.

Ubådens placering har nogle fordele. Den typiske havskorpe er kun 6 km tyk, omtrent fem gange tyndere end skorpen, der ligger under landbaserede vulkaner. Magmakammeret er ikke begravet så dybt, og havskorpenes hårde sten genererer skarpere seismiske billeder.

"En af de fordele, vi har ved havbundens vulkaner, er, at vi virkelig godt ved, hvor magmakammeret er, "Sagde Wilcock.

"Udfordringen i havene har altid været at få gode observationer af selve udbruddet."

Alt det ændrede sig, da Cables Array blev installeret, og instrumenter blev tændt. Analyse af vibrationer op til og under begivenheden viser et stigende antal små jordskælv, op til tusinder om dagen, i de foregående måneder. Vibrationerne viser også stærk tidevandsudløsning, med seks gange så mange jordskælv under lavvande som højvande, mens vulkanen nærmede sig sit udbrud.

Da lava dukkede op, bevægelse begyndte langs en nydannet revne, eller diget, der skrånede nedad og udad inde i den 2 kilometer brede med 5 kilometer lange kaldera.

"Der har været en mangeårig debat blandt vulkanologer om orienteringen af ​​ringfejl under kaldererne:Hælder de mod eller væk fra midten af ​​kalderaen?" Sagde Wilcock. "Vi var i stand til at opdage små jordskælv og lokalisere dem meget præcist, og se, at de var aktive, mens vulkanen var oppustet. "

De to tidligere udbrud sendte lava syd for vulkanens rektangulære krater. Dette udbrud producerede lava mod nord. Den seismiske analyse viser, at før udbruddet, bevægelsen var på den udad-dyppende ringfejl. Så dannede der sig en ny revne eller dig, oprindeligt langs den samme udadgående fejl under kalderaens østlige væg. Den udadgående fejl er blevet forudsagt af såkaldte "sandkassemodeller, "men det er de mest detaljerede observationer for at bekræfte, at de sker i naturen. Den revne bevægede sig sydpå langs dette fly, indtil det ramte den nordlige grænse for det tidligere udbrud i 2011.

"I områder, der for nylig er udbrudt, stressen er blevet lettet, "Wilcock sagde." Så revnen holdt op med at gå sydpå, og derefter begyndte den at gå nordpå. "Seismiske beviser viser, at revnen gik nordpå langs den østlige kant af kalderaen, derefter gennemborede lava skorpeens overflade og brød ud indenfor og derefter uden for kalderaens nordøstlige kant.

Diget, eller revne, trådte derefter mod vest og fulgte en linje nord for calderaen til omkring 15 km nord for vulkanen, med tusindvis af små eksplosioner på vej.

"I den nordlige ende var der to store udbrud, og de varede næsten en måned, baseret på, hvornår eksplosionerne skete, og når magmakammeret tømmede, "Sagde Wilcock.

Aktiviteten fortsatte i hele maj, derefter stoppede lava med at flyde, og de seismiske vibrationer lukkede. Inden for en måned efter faldt jordskælvene til kun 20 om dagen.

Vulkanen er endnu ikke begyndt at producere flere jordskælv, da den gradvist genopbygger mod et andet udbrud, som typisk sker hvert årti eller deromkring. Observatoriet centreret om Axial Volcano er designet til at fungere i mindst 25 år. "Det kabelforbundne array giver nye muligheder for at studere vulkanisme og virkelig lære, hvordan disse systemer fungerer, "Sagde Wilcock." Dette er kun begyndelsen. "