Статья, основанная на магистерской работе выпускника Новосибирского государственного университета Кайрлы Джаксыбулатова и посвященная изучению магматической системы супервулкана Тоба, опубликована в журнале Science. Исследование выполнялось одновременно в НГУ, Институте нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН и Институте физики Земли в Париже под руководством Ивана Кулакова (НГУ, ИНГГ СО РАН) и Николая Шапиро (IPGP-Paris).
Новосибирские геофизики в сотрудничестве с французскими и немецкими коллегами впервые получили прямые доказательства гипотезы, касающейся накопления огромного количества магмы в земной коре под супервулканами посредством системы тонких слоев – силлов.
Проблема супервулканизма является одной из наиболее горячих в науках о Земле. Самое крупное за последние несколько миллионов лет извержение произошло относительно недавно на вулкане Тоба, расположенного на острове Суматра. В результате выброса более 2800 кубических километров пород 74 000 лет назад образовалась кальдера размером 80 на 30 км – одна из крупнейших в мире. Это извержение имело драматические последствия для климата планеты, в результате чего было отмечено массовое вымирание живых видов по всей планете. Вопрос о том, как происходило такое масштабное извержение и, главное, существует ли потенциальная опасность его повторения, активно обсуждается учеными из различных областей наук о Земле. Ключевым в этой проблеме является вопрос, каким образом огромное количество магматического вещества могло накопиться в коре.
Силами института GFZ Потсдама в районе кальдеры Тоба была установлена сеть современных сейсмоприемников, непрерывно регистрировавших сейсмический сигнал в течение достаточно длительного периода времени. Для обработки данных был выбран метод шумовой томографии, придуманный Николаем Шапиро — суть заключается в выделении полезных сейсмических волн из записей природного шума, которые можно применять для изучения строения земных недр.
«Новым в работе Кайрлы Джаксыбулатова было совместное использование поверхностных волн Лява и Рэлея, позволяющих отдельно исследовать упругие свойства пород в горизонтальном и вертикальном направлениях. В результате мы обнаружили, что непосредственно под кальдерой Тоба на глубинах более 7-ми км наблюдается сильная анизотропия с повышенными значениями сейсмической скорости в горизонтальном направлении. Ряд тестов, выполненных в ходе исследования, показал, что именно такое явление возникает при наличии тонких слоев магматического материала (силлов), которые предполагались для супервулканов другими авторами, — комментирует Иван Кулаков. — Интересно, что выше семи километров просматривается резкая низкоскоростная аномалия с изотропными свойствами, которая, по-видимому, маркирует огромную воронку глубиной 7 км, образовавшуюся в результате суперизвержения и быстро заполнившуюся рыхлыми осадками в последующее время».
Новая методика, апробированная на вулкане Тоба силами международной команды, теперь будет применена и в других областях супервулканизма для оценки потенциальной возможности новых извержений в будущем.
