Seizmická aktivita, ktorá sprevádza určité vulkanické systémy, zvyčajne poskytuje kľúčové informácie o ich vnútornej štruktúre, dynamike a evolúcii materiálov pohybujúcich sa v hĺbke. V prípade, ktorý si nižšie rozoberieme, sa pozornosť sústreďuje na africký región, kde najchladnejší vulkán na svete predstavuje jedinečné geologické prostredie.
V tejto súvislosti skupina výskumníkov viac ako mesiac analyzovala pôvod zemetrasení a ich súvislosť s magmatickou aktivitou. Kombinácia špecializovaných senzorov, metód spracovania údajov a nových analytických prístupov umožnila presnejšie interpretovať to, čo sa deje vo vnútri tohto systému.
Ktorý vulkán je najchladnejší na svete a prečo sú počuteľné jeho otrasy?
Systém, ktorý sa skúma, zodpovedá Ol Doinyo Lengai, ktorý sa nachádza vo vysokohorských oblastiach na severe Tanzánie. Po niekoľkých týždňoch nepretržitých otrasov sa zistilo, že zhromaždené údaje obsahujú užitočné informácie pre pochopenie jeho magmatickej aktivity.
V tejto oblasti zem slabšie vibrovala počas mesiaca, čo svedčí o neustálych podzemných pohyboch. Výskum bol založený na pätnástich mesiacoch práce.
Počas tohto obdobia sieť seizmometrov inštalovaných okolo sopky umožnila jasne zaznamenať rôzne modely vibrácií.
Podrobná analýza signálov poskytla viac než len seizmické údaje. Po prvýkrát sa podarilo určiť v troch rozmeroch presnú polohu zdroja vibrácií, a to ako podľa polohy, tak aj podľa hĺbky. Táto informácia umožnila vizualizovať konfiguráciu magmatickej sústavy a jej vnútorné cesty.
Ako sa správa magma pod najchladnejším vulkánom na svete?
Jedným z centrálnych prvkov tohto vulkánu je chemické zloženie jeho lávy, čo ho robí jedinečným javom v celosvetovom meradle. Hoci teplota jeho vývrhov dosahuje 510 stupňov, stále sú chladnejšie ako bežná láva.
Je to spôsobené prítomnosťou natriumkarbonátovej lávy, druhu, ktorý sa výrazne líši od bazaltov alebo ryolitov, ktoré prevládajú v iných aktívnych sopkách.
Natriumkarbonátit sa skladá hlavne z uhličitanov sodíka, draslíka a vápnika s veľmi nízkym obsahom kremíka. Vďaka tomuto zloženiu láva topí pri nižších teplotách a tečie s viskozitou podobnou viskozite vody.
Počas pohybu rýchlo chladne a nadobúda tmavé odtiene, čo jej vzhľad pripomína veľmi riedke blato. Táto zvláštnosť urobila z Ol Doinyo Lengai predmet neustáleho výskumu a umožnila jeho využitie ako prirodzenej laboratóriá v samom srdci Východoafrického zlomového pásma.
Čo zemetrasenia hovoria o magmatickej sústave Ol Doinyo Lengai
Správanie vulkanických zemetrasení poskytuje kľúč k pochopeniu zmien, ktoré prebiehajú vo vnútri vulkánu. Ako magma stúpa, vyvíja tlak na kôru a spôsobuje vznik malých trhlín, čo vedie k vzniku charakteristických seizmických signálov.
Hoci ich energia je zvyčajne menšia ako energia tektonických zemetrasení, majú zásadný význam pre pochopenie vnútornej aktivity.
V období od konca februára do začiatku apríla 2020 zaznamenal tím viac ako šesťsto hodín signálov súvisiacich s vulkanickými tremormi. Nástroje projektu SEISVOL, určené na štúdium aktivity Ol Doinyo Lengai a jeho okolia, umožnili rozlíšiť dva hlavné typy tremorov:
- Úzke tremory s frekvenciou od dvoch do štyroch a pol hertzov, ktoré sa vyskytujú v hĺbke od štyroch do siedmich kilometrov.
- Kvaziharmonické tremory s základnou frekvenciou približne jeden a pol hertz, spojené s vibráciami tekutín v trhlinkách alebo prepojených komorách.
Úzke tremory odrážali prítomnosť vzostupných kanálov vychádzajúcich z zlomu v oblasti bazénu Natron. V tejto hĺbke magma uvoľňuje oxid uhličitý, ktorý sa začína oddeľovať. Toto uvoľňovanie môže byť priamou príčinou seizmickej aktivity.
Zároveň kvaziharmonické tremory poukazovali na kolísanie v trhlinkách nachádzajúcich sa v blízkosti základne sopky. Striedanie oboch typov v určitých časových okamihoch naznačovalo spojitosť medzi hlbokými rezervoármi a povrchovejšími štruktúrami.
Trojrozmerná kartografia vnútornej časti Ol Doinyo Lengai
Na určenie pôvodu každého signálu výskumníci použili metódu kovariančnej matice siete, ktorá umožňuje lokalizovať tremory bez nutnosti určenia presného okamihu ich začiatku.
Záznamy rozdelili na desaťminútové segmenty a potom na úseky po štyridsaťosem sekúnd. Takto oddelili skutočné otrasy od šumu pozadia porovnaním medzi stanicami.
Pri rekonštrukcii trojrozmerného modelu podzemia bolo podrobne opísané umiestnenie kanálov, ktorými stúpa natriumkarbonát. Tento úspech poskytuje presnejšie pochopenie vnútorných procesov sopky a otvára možnosť zlepšiť systémy včasného varovania.
Na záver treba poznamenať, že výskum tiež prispieva k štúdiu jedinečného geologického prostredia Afrického riftu, kde magmatická aktivita naďalej mení región.
