Lumea fizicii Cuplarea cutremurelor și vulcanilor
Observațiile arată că erupțiile apar frecvent la limitele plăcii tectonice după mega tremurături. Între timp, cercetătorii pot folosi și simulări pentru a spune cum funcționează această cuplare.
În 1707, un cutremur a lovit Japonia continentală - cel mai puternic din istoria țării. Așa-numitul cutremur Hōei, cu o magnitudine estimată de 8,6, a provocat pagube considerabile pe uscat, a declanșat un tsunami și a provocat peste cinci mii de vieți. La doar câteva zile după acest cutremur, vulcanul Fuji a zbârnât lângă Tokyo. A izbucnit pe 6 decembrie 1707 cu efecte devastatoare și a îngropat părți mari din Japonia sub un strat de cenușă.
Erupția vulcanului Karymsky
Istoria pare să se repete aproximativ trei sute de ani mai târziu. La 11 martie 2011, un cutremur cu magnitudinea de 9,0 a zguduit fundul mării în largul Japoniei. A fost declanșat un alt tsunami devastator, care a costat și viața a aproximativ 19.000 de oameni din cauza energiei mai mari a cutremurului și a așezării mai dense a regiunii de coastă. În plus, tsunami-ul a dus la dezastrul unei centrale nucleare. Cutremurul a schimbat, de asemenea, topografia țării - nu numai pe culpa în sine, ci și pe vulcani la o distanță de 100 până la 150 de kilometri.
Noile date de măsurare din radarul satelit arată că, în cursul anului 2011, mai multe regiuni cu vulcani activi s-au lăsat cu 5 până la 15 centimetri. Cercetătorii japonezi suspectează că cutremurul din 11 martie 2011 a schimbat tensiunea sub suprafața pământului. Acest lucru a dus la scăderea zonelor. Pentru cercetători nu este clar dacă aceasta este o indicație a activității vulcanice; cu toate acestea, consideră că este foarte recomandabil să țină vulcanii sub supraveghere constantă.
Preocupările sunt întemeiate. În trecut, în regiunile în care o placă tectonică se scufundă sub alta - așa-numitele zone de subducție - s-a întâmplat de mai multe ori ca un cutremur sever să ducă mai târziu la erupții vulcanice. De exemplu în Chile: la două zile după cutremurul catastrofal din 22 mai 1960, vulcanul Cordón-Caulle a erupt. În lunile de după acest cel mai mare cutremur înregistrat vreodată, cu magnitudinea de 9,5, vulcanii Planchón-Peteroa, Tupungatito și Calbucu au început, de asemenea, să devină activi.
În căutarea mecanismelor
Desigur, în principiu ar fi putut fi o coincidență în Chile sau Japonia. Dar cercetătorii au făcut observații similare în alte zone de subducție - cum ar fi Insulele Aleutine din Alaska și Kamchatka, Filipine și Indonezia, America Centrală și Italia. De aceea, tot mai mulți cercetători sunt convinși că cutremurele puternice pot scoate vulcanii dintr-o fază inactivă. Acești vulcani sunt în mare parte foarte aproape de focarul cutremurului, dar, în cazuri excepționale, sunt, de asemenea, la mii de kilometri distanță. De câțiva ani, geoștiințificii caută mecanismele care ar putea avea loc în astfel de cuplaje.
Harta mondială a cutremurelor și vulcanilor
Pe baza calculelor modelului tridimensional, Thomas Walter de la Centrul Helmholtz din Potsdam crede că mai multe mecanisme sunt responsabile de faptul că cutremurele pot activa vulcanii. Aceste mecanisme pot funcționa individual sau împreună, ceea ce intensifică efectul. Pe de o parte, un număr de unde se propagă în scoarța terestră din epicentrele. În principiu, ele aparțin acelorași unde seismice care provoacă daune suprafeței terestre. Deformațiile temporare scutură, de asemenea, rezervoarele de magmă de sub vulcani. Se poate întâmpla ca din soluție să iasă lichide sau gaze, care au fost dizolvate în suspensia de rocă fierbinte până în acel moment. În plus, fracturile sunt formate sau reactivate, iar substanțele lichide și gazoase sunt puse în mișcare. Toate acestea pot provoca modificări ale presiunii care duc în cele din urmă la erupția vulcanului.
În al doilea rând, ca și în Japonia și Chile, megaquake-urile schimbă condițiile statice din vecinătatea zonei de subducție. Datorită deplasării în timpul cutremurului, scoarța terestră deformabilă elastic este comprimată în unele zone, dar separată în altele. Walter și colegii au recunoscut că activitatea vulcanică crește în primul rând în regiunile în care volumul crește, adică scoarța terestră este întinsă.
Efect de feedback pozitiv
La prima vedere, diagnosticul pare un pic absurd. De ce ar trebui să se dezvolte o erupție în regiunile în care rezervoarele de magmă ale vulcanilor au brusc mai mult spațiu disponibil? Walter admite că gândul contrazice intuiția. Dar există abordări plauzibile pentru o explicație.
Din nou, fluidele, adică substanțele lichide și gazoase, joacă un rol cheie. Dacă volumul unei camere de magmă se extinde, dioxidul de carbon și alte fluide, de exemplu, pot scăpa din soluție. Ameliorând presiunea la urcare ulterioară, un lichid se poate transforma în gaz. Acest lucru se poate extinde și mai ușor. În acest fel, un efect de feedback pozitiv poate declanșa în cele din urmă o erupție.
Activarea vulcanilor într-o zonă de subducție
Există alte procese care ar putea juca un rol în relația dintre cutremure și activitatea vulcanică. Vibrațiile și deformările declanșate de un cutremur pot amesteca diferite tipuri de magmă. Acest lucru poate avea și efectul ca magmele să fie suprasaturate cu gaze. Și, în cele din urmă, nu se poate exclude faptul că un cutremur ar putea lărgi canalele vulcanice dintre rezervoarele de magmă și suprafață. Nu este încă clar dacă toate aceste mecanisme funcționează individual sau în totalitate. De asemenea, nu este clar de ce gheizerele și vulcanii de noroi - cu care nu sunt implicate magme - sunt activate de cutremure în mod similar cu vulcanii.
Ce înseamnă cuplarea cu cutremurele pentru evaluarea pericolului reprezentat de vulcani? În cazul mega cutremurelor, expansiunea volumului se extinde pe o distanță de uneori mai mult de două mii de kilometri. Walter presupune că pericolul provocat de vulcani într-o astfel de regiune va trebui reevaluat după un mega cutremur. Studiile comparative arată că o activitate vulcanică crescută poate fi așteptată la ani după un cutremur puternic. Pe scurt: frecvența și riscul vulcanismului fluctuează în timp - și sunt strâns legate de cutremure.