V srdci sopky: Čo sa deje pod povrchom aktívnej sopky?

Čo sa deje pod povrchom aktívnej sopky? Prečo niektoré sopky vybuchujú a na iných sa po desaťročia udržuje horúce lávové jazero?

30.07.2022 14:16
sopka Foto:
debata

Odpovede nielen na tieto otázky ponúkajú štúdie vedcov Geofyzikálneho ústavu Akadémie vied ČR a Univerzity v Utahu v USA. Experti sledovali dianie v podzemí vulkánu Erebus na Rossovom ostrove v Antarktíde. Výsledky ich štúdie nedávno zverejnil prestížny časopis Nature Communications.

Mt. Erebus je mohutná sopka v Antarktíde. Hoci ju obklopujú ľadovcové masy, v jej pažeráku buble jazero fonolitovej lávy. Sopka vyrastá do výšky takmer 3 800 metrov nad morom z rozsiahlej priekopovej prepadliny nazývanej „Terror rift“ a je nepretržite činná od roku 1972. Analogicky k ľadovcom v mori, ktorých väčšia časť je skrytá pod hladinou, sa väčšia časť sopiek nachádza pod zemským povrchom.

Vedci Graham Hill z Geofyzikálneho ústavu AV ČR, Phil Wannamaker z Univerzity v Utahu v USA a ďalší vedci skúmali magmu pod sopkou Erebus tzv. magnetotelurickou metódou.

„Magnetotelurická metóda umožňuje zistiť elektrický odpor hornín v hĺbkach od desiatok metrov až po desiatky kilometrov a je veľmi citlivá na prítomnosť taveniny v horninovom prostredí. Princíp metódy je možné vzdialene prirovnať k vyšetreniu CT v medicíne, ktoré poskytuje priestorový obraz vnútorných orgánov a tkanív v tele človeka,“ hovorí Graham Hill z Geofyzikálneho ústavu AV ČR, hlavný autor štúdie. Magnetotelurickému výskumu v mnohých miestach sveta, vrátane Antarktídy, sa venoval už na svojom skoršom pracovisku (Univerzita v Canterbury, Nový Zéland). Od roku 2018 rozvíja tieto metódy v Geofyzikálnom ústave AV ČR.

Na základe meraní na viac ako stovke pozorovacích bodov rozmiestnených na ľadových svahoch vulkánu vedci vytvorili 3D vizualizáciu štruktúry zemskej kôry pod povrchom sopky, ktorá do hĺbky 100 kilometrov zachytáva rozloženie magmy a jeho výstupnú dráhu až k samotnému kráteru sopky.

„Je to ďalší kúsok v skladačke, ktorá nám pomáha lepšie pochopiť, aké procesy riadi transport magmy pri rôznych typoch sopiek. A vo väčšom meradle aj obeh niektorých prvkov či prchavých látok v Zemi,“ dodáva Hill.

Prívodný kanál nie je priamy

Výsledný model ukazuje, že prívodný kanál, ktorý vedie magma k lávovému jazeru na vrchole sopky, začína na rozhraní kôry a plášťa, asi 40 km hlboko. Vnútri zemskej kôry sa potom postupne zužuje a v hĺbke asi 10 km sa ohýba smerom k východu. Pripomína tak tvar lievika alebo kačacieho zobáka.

Ohyb prívodnej dráhy vedci prisudzujú prítomnosti zlomov, ktoré jednak obmedzujú priekopovú prepadlinu Terror rift a jednak tvoria zlomovú zónu Erebus priamo v telese sopky. Pohyb na zlomoch, podobne ako pri tlakovom ventile, zrejme riadi dávkovanie magmy a CO2, ktoré sa nepravidelne pumpuje do lávového jazera sopky.

Foto: nature.com
sopka

Pokojná sopka

Erebus patrí do rodiny vulkánov s vysokým zastúpením alkalických prvkov (sodík, draslík, horčík, vápnik) v magme a vysokým podielom oxidu uhličitého (CO2). Lepšie prebádané sú pritom sopky, kde je CO2 zastúpený v menšej miere.

„Tvar, vnútorná stavba a charakter erupcií jednotlivých sopiek sú dané tektonickými podmienkami v miestach, v ktorých sa utvárajú. Erebus je výnimočný veľmi „suchou“ magmou (magmou s malým obsahom vody), voda v ňom tvorí len 0,1 % hmotnosti oproti iným typom vulkánov, kde tvorí okolo 4 %. Práve to ho robí menej náchylným na dramatické uvoľňovanie plynov, na explózie,“ vysvetľuje na základe predošlých štúdií Graham Hill.

Voda sa totiž pri výstupe magmy as tým súvisiacim poklesom tlaku premieňa na vodnú paru a takáto premena môže viesť k silným explóziám. Dva príklady takýchto mimoriadne silných výbuchov sú erupcie sopky Mt. St. Helens v roku 1980 a tichomorskej sopky Tonga v januári tohto roku.

Výhody výskumu v Antarktíde

Podmienky v Antarktíde sú extrémne a už len dostať sa na južný kontinent býva kvôli nestálemu počasiu ťažké. Vedci museli prejsť výcvikom záchrany osôb z ľadovcovej trhliny, v teréne ich sprevádzal horský sprievodca Daniel Uhlmann. Aparatúry bádatelia rozmiestňovali s pomocou vrtuľníka, terénne merania prebiehali počas troch antarktických letných sezón.

„Avšak akonáhle sa na Rossov ostrov dostanete, je logistika „jednoduchá“. Na rozdiel od iných aktívnych sopiek nie je Erebus zarastený stromami či krovím a prácu vám nekomplikujú ľudia a ich sídla,“ dodáva Graham Hill.

Na štúdii sa podieľali aj vedci Havajskej univerzity, Geologické služby USA (USGS), kanadskej Albertskej univerzity, Tokijského technologického inštitútu v Japonsku a New Mexico Institute of Mining and Technology, USA.

debata chyba
Viac na túto tému: #štúdia #vedci #výskum #sopka #láva #aktívna sopka
Čítajte Pravdu bez reklamy

Svižnejší web a články bez rušenia. Žiadne reklamy iba za 1,50 € mesačne.

Pravda bez reklamy