Сдвиг земной коры вызвал цепную реакцию. В США проснется супервулкан?

Землетрясения в Йеллоустоунском парке

10. YNR и B950

12. YUF и B206

Последние Новости! Что ПРОИСХОДИТ с супервулканом в США? Мнение УЧЁНЫХ!

Супервулкан Йеллоустоун (Yellowstone). Что известно науке о его возникновении. Красота и масштабность парка Йеллоустоун снаружи, и что сокрыто от глаз людей под землёй. Изменяется ли состояние супервулкана на сегодняшний день и представляет ли он опасность для ныне живущих людей? Статистика вулканической и сейсмической активности, научные факты в графиках и интервью с учёными

Что такое супервулкан Йеллоустоун?

Наверное, каждый из нас хоть раз слышал о Йеллоустонском национальном парке, расположенном в США на территории штатов Вайоминг, Монтана и Айдахо (см. карту).

Парк знаменит многочисленными гейзерами и другими геотермическими объектами, богатой живой природой, живописными ландшафтами. Но, к сожалению, не эти красоты в последнее время привлекают внимание учёных и исследователей по всей планете, в том числе и ученых ALLATRA Science. А внимание их привлекло повышение геологической, тектонической, а также септонной активности в этом регионе. Ведь на территории национального парка находится одноименный супервулкан Йеллоустоун, и всё эти проявления указывают на его пробуждение.

«Особенно настораживает активность в последние годы самого крупного супервулкана на Североамериканском континенте ‒ Йеллоустонской кальдеры, размеры которой по оценке специалистов составляют около 55 км на 72 км. Как уже было упомянуто в данном докладе, в последнее время супервулкан значительно активизировался, участилось количество подземных толчков. В начале апреля 2014 года в национальном парке Йеллоустоун произошло землетрясение, которое до недавнего времени специалисты классифицировали как самое сильное в данном месте за последние 30 лет».

Приставку «супер» данный вулкан получил из-за своих огромных размеров (около 3960 км2), и, как следствие, колоссальным объёмом выбрасываемого в атмосферу вещества при извержении, по примерным подсчётам — 2000км3. Вследствие этого, его извержение может привести к изменению климата на всей планете. Для сравнения можно привести извержение индонезийского вулкана Тамбора в 1815 году, во время которого в атмосферу было выброшено 160 км³ горной породы и это стало крупнейшим вулканическим извержением в истории нашей цивилизации. Взрыв вулкана был слышен на острове Суматра, расположенном в 2000 км к северо-западу от Тамборы. Вулканический пепел выпадал даже на таких удалённых островах, как Калимантан, Сулавеси, Ява, Молукки. Число погибших достигло 71 000 человек (самое большое количество погибших от извержения вулкана за всю историю человечества). К чему может привести извержение супервулкана Йеллоустон можно понять из доклада «О проблемах и последствиях глобального изменения климата на Земле. Эффективные пути решения данных проблем».

Первое из трёх гигантских извержений супервулкана Йеллоустон произошло 2,1 млн лет назад. Тогда от взрывов распадались горные цепи, выбросы поднялись на высоту 50 км — до верхней границы стратосферы, вулканический пепел покрыл более четверти территории Северной Америки. Второе извержение супервулкана произошло 1,27 млн лет назад. Третье имело место 640 000 лет назад. И хоть некоторые учёные не хотят признавать данный факт, но следующее извержение, по всем прогнозам и подсчётам, приходится именно на наше время.

Критичность ситуации очевидна, извержение может произойти в любой момент. Оно не только унесёт большое количество человеческих жизней, но и вызовет существенные изменения климата на всей планете. И, несомненно, огромное количество климатических беженцев (по оценкам специалистов – несколько миллиардов) из пострадавших регионов, оно затронет каждого жителя на Земле.

Расположение термов в карте Карно для функции 4 переменных, изображённой на плоскости и на поверхности тора. Изображение на поверхности тора наглядно показывает соседство первой и последней строк таблицы и крайнего правого и крайнего левого столбцов. Отмеченные точками клетки являются соседними.

Является одним из эквивалентных способов описания или задания логических функций наряду с таблицей истинности или выражениями булевой алгебры. Преобразование карты Карно в таблицу истинности или в булеву формулу и обратно осуществляется элементарным алгоритмом.

Удобство и наглядность такого представления логической функции обусловлено тем, что логические термы, к которым могут быть применены операции попарного неполного склеивания и элементарного поглощения группируются в карте Карно в виде визуально очевидных прямоугольных массивов, содержащих в своих ячейках одинаковые значения (нули и единицы).

Карты Карно можно рассматривать как развертку на плоскость n-мерного булева куба, причем размерность этого гиперкуба совпадает с количеством переменных представляемой функции, а каждая вершина гиперкуба взаимно однозначно соответствует одной клетке карты Карно. Графически карта Карно изображается в виде прямоугольника или квадрата из ячеек, число которых равно , причем любые две соседние ячейки по вертикали или горизонтали или, иными словами — в окрестности фон Неймана описывают термы, различающиеся только по одной переменной — с логическим отрицанием и без логического отрицания. Также соседним являются первая и последняя строки, крайний левый и крайний правый столбцы таблицы, поэтому таблица Карно является фактически разверткой логического гиперкуба на поверхность тороида. Возможно построение самых различных карт для одной и той же функции, удовлетворяющих условию: геометрическое соседство ячеек в смысле фон Неймана — логическое соседство термов — то есть с расстоянием Хэмминга между термами соседних ячеек равным 1. Любая из таких таблиц одинаково удобна для минимизации функции, но обычно переменные по строкам и столбцам в карте Карно упорядочивают по рефлексивному коду Грея из-за мнемоничности и наглядности.

ИсторияПравить

Карта Карно представляет собой таблицу истинности, отформатированную особым образом, пригодным для наглядной ручной минимизации. Результатом минимизации является либо дизъюнктивная нормальная форма (ДНФ), либо конъюнктивная нормальная форма (КНФ). В первом случае работа ведётся с клетками карты, где находятся единицы, во втором — с клетками, где находятся нули. В исходной карте, как и в таблице истинности, каждая единица соответствует одному терму cовершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ), а каждый ноль — одному терму cовершенной конъюнктивной нормальной форме (СКНФ).

Принципы минимизацииПравить

Основным методом минимизации логических функций, представленных в виде СДНФ или СКНФ, является операция попарного неполного склеивания и элементарного поглощения. Операция попарного склеивания осуществляется между двумя термами, содержащими одинаковые переменные, вхождения которых (прямые и инверсные) совпадают для всех переменных, кроме одной. В этом случае все переменные, кроме одной, можно вынести за скобки, а оставшиеся в скобках прямое и инверсное вхождение одной переменной подвергнуть поглощению. Например:

Аналогично для КНФ:

Возможность поглощения следует из очевидных равенств:

Таким образом, главной задачей при минимизации СДНФ и СКНФ является поиск термов, пригодных к склейке с последующим поглощением, что для функций многих логических переменных может оказаться достаточно сложной задачей. Карты Карно предоставляют наглядный способ отыскания таких термов.

Булевы функции N переменных, представленные в виде СДНФ или СКНФ, могут иметь в своём составе не более чем   различных термов. Все эти элементарные термы можно представить в виде некоторой структуры, топологически эквивалентной  -мерному кубу, причём любые два терма, соединённые ребром, пригодны для склейки и поглощения.

На рисунке изображена простая таблица истинности для функции из двух переменных, соответствующий этой таблице 2-мерный куб (квадрат), а также 2-мерный куб с обозначением членов СДНФ и эквивалентная таблица для группировки термов:

В случае функции трёх переменных приходится иметь дело с трёхмерным кубом. Это сложнее и менее наглядно, но технически возможно. На рисунке в качестве примера показана таблица истинности для булевой функции трёх переменных и соответствующий ей куб.

Как видно из рисунка, для трёхмерного случая возможны более сложные конфигурации термов. Например, четыре терма, принадлежащие одной грани куба, объединяются в один терм с поглощением двух переменных:

В общем случае можно сказать, что   термов, принадлежащие одной что  -мерной грани гиперкуба, склеиваются в один терм, при этом поглощаются   переменных.

Для упрощения работы с булевыми функциями большого числа переменных был предложен следующий удобный приём. Куб, представляющий собой структуру термов, разворачивается на плоскость, как показано на рисунке. Таким образом появляется возможность представлять булевы функции с числом переменных больше двух в виде плоской таблицы. При этом следует помнить, что порядок кодов термов в таблице (00 01 11 10) не соответствует порядку следования двоичных чисел записанных в лексикографическом порядке (00 01 10 11), а клетки, находящиеся в крайних столбцах таблицы, соседствуют между собой.

Аналогичным образом можно работать с логическими функциями большего числа переменных.

Стили представления карт КарноПравить

Традиционно существует несколько стилей представления карт Карно. Часто в шапке и левой колонке проставляются численные значения переменных, подобно тому, как они указаны в таблице истинности (а). В этом стиле наиболее очевидно, что карта Карно является своеобразной формой представления таблицы истинности. Однако клетки карты Карно следуют в несколько ином порядке, чем строки в таблице истинности, так как в таблице истинности принято строки упорядочивать в лексикографическом нарастании двоичных чисел. Например, в карте Карно для четырёх переменных порядок следования ячеек карты и строк таблицы истинности совпадёт, если переставить местами третий-четвёртый столбцы и третью-четвёртую строки карты.

Каждая строка таблицы истинности и каждая клетка карты Карно соответствует одному слагаемому ДНФ, поэтому в шапке и левой колонке карты можно указывать вхождения переменных (прямые и инверсные), как они выглядят в СДНФ (б). Существует сокращённый вариант этого стиля представления, где во вспомогательных строках и колонках указывается, в каком виде, прямом или инверсном, представлена каждая переменная в соответствующей строке или столбце карты (в).

Наконец, в некоторых случаях на краях карты линиями указываются столбцы и строки, где соответствующая переменная представлена в прямом виде (г).

а)  
б)  
в)  
г)

Порядок работы с картой КарноПравить

В данном разделе в качестве примера используется функция четырёх переменных, заданная таблицей истинности, изображённой на рис. 2а. Карта Карно для той же функции изображена на рис. 2б.

Рис. 2. Пример работы с картой Карно

Прямоугольную область в карте Карно, которая состоит из 2k одинаковых значений (единиц или нулей в зависимости от того, какую форму нужно получить) будем называть склейкой, группой или областью. Распределение всех имеющихся в карте Карно нулей (единиц) по склейкам будем называть покрытием. С целью минимизации булевой функции необходимо построить такое покрытие карты Карно, чтобы количество склеек было минимальным, а размер каждой склейки максимально возможным. Для этого необходимо руководствоваться следующими правилами.

• В некоторых ситуациях в раскладке образуется изолированная единица или ноль, которую невозможно включить в какую-либо область. В этом случае единица (ноль) склеивается «сама с собой». Нельзя оставлять «висячие» единицы (нули), так как это приведёт к некорректной записи выражения для функции.
• Все единицы (нули) должны попасть в какую-либо область.

Карты с неопределёнными значениями

На рисунке показано цифровое устройство F с четырьмя двоичными входными сигналами  . Входными сигналами могут быть показания датчиков, работающих на замыкание и следовательно имеющих только два значения — «включено» (1) и «выключено» (0). Предположим, что в силу особенностей конструкции устройства 2-й и 4-й датчики не могут сработать одновременно, то есть сочетание сигналов   физически невозможно. В этом случае значение функции в четырёх клетках карты Карно не имеет значения, что условно показано символом «×».

Преобразование карты в формулу

Когда все склейки на карте Карно определены, необходимо преобразовать полученную карту Карно в формулу. При этом руководствуются следующими принципами:

• Каждая склейка на карте Карно является слагаемым ДНФ при склеивании по единицам и сомножителем КНФ при склеивании по нулям.
• Если склейка охватывает 2k клеток, то ей будет соответствовать слагаемое из n–k сомножителей в ДНФ и сомножитель с n-k слагаемыми в КНФ. Например, при минимизации функции 4 переменных склейка из 4 единиц будет соответствовать слагаемому из двух сомножителей.
• В карте Карно для каждой переменной существуют две зоны, каждая из которых занимает ровно половину клеток карты. В одной зоне переменная присутствует в прямом виде, в другой — в инверсном. Если склейка целиком лежит в одной из этих зон, соответствующая переменная присутствует в слагаемом (сомножителе). Если склейка лежит одновременно в двух зонах, то данная переменная испытывает поглощение и не присутствует в слагаемом (сомножителе).

ОписаниеПравить

Карта Карно может быть построена для любого количества переменных, однако удобно работать при количестве переменных не более пяти. По сути Карта Карно — это таблица истинности, представленная в виде матрицы в 2-мерном виде.

Существенно, что в карте Карно соседние клетки обязательно имеют соседние, в смысле расстояния Хэмминга коды, то есть расстояние Хэмминга между соседними клетками равно 1, и различаются только состоянием — с инверсией или без, одной и только одной из переменных. Соседними клетками считаются клетки, примыкающие друг к другу стороной, также соседними клетками считаются клетки крайнего левого и крайнего правого столбцов и клетки первой и последней строк. Таком образом, карта Карно на плоскости топологически эквивалентна поверхности тора в трёхмерном пространстве, или гипертору в пространстве с размерностью на 1 больше размерности соответствующей многомерной карты Карно.

Так как перестановка переменных в логической функции не изменяет саму функцию, то есть, например,   или, что то же самое, — перестановка столбцов переменных в таблице истинности не изменяет функцию, существует несколько вариантов отображения таблицы истинности на карту Карно с сохранением «соседства» клеток. Но практически наиболее часто карту Карно заполняют, используя нарастающий код Грея для обозначения строк и столбцов. Такой подход гарантирует порождение карты Карно с избеганием субъективных ошибок.

При заполнении карты на пересечении строки и столбца проставляется соответствующее значение из таблицы истинности — 0 или 1. После того как карта заполнена, приступают к минимизации.

Если необходимо получить минимальную ДНФ, то в Карте рассматриваем только те клетки, которые содержат единицы, если нужна КНФ, то рассматриваем те клетки, которые содержат нули. Сама минимизация производится по следующим правилам (на примере ДНФ).

• Область должна располагаться симметрично оси(ей) (оси располагаются через каждые четыре клетки);
• Несмежные области, расположенные симметрично оси(ей), могут объединяться в одну;
• Область должна быть как можно больше, а количество областей как можно меньше;
• Области могут пересекаться;
• Возможно несколько вариантов покрытия.

Далее берём первую область и смотрим, какие переменные не меняются в пределах этой области, выписываем конъюнкцию этих переменных; если неменяющаяся переменная нулевая, проставляем над ней инверсию. Берём следующую область, выполняем то же самое, что и для первой, и т. д. для всех областей. Конъюнкции областей объединяем дизъюнкцией.
Например (для Карт на 2 переменные):

Для КНФ всё то же самое, только рассматриваем клетки с нулями, неменяющиеся переменные в пределах одной области объединяем в дизъюнкции (инверсии проставляем над единичными переменными), а дизъюнкции областей объединяем в конъюнкцию. На этом минимизация считается законченной.
Так, для Карты Карно на рис. 1, выражение в формате ДНФ будет иметь вид:

В формате КНФ:

Так же из ДНФ в КНФ и обратно можно перейти, использовав Законы де Моргана.

ПримерыПравить

У мальчика Коли есть мама, папа, дедушка и бабушка. Коля пойдёт гулять на улицу, тогда и только тогда, когда ему разрешат хотя бы двое родственников.

Для краткости обозначим родственников Коли через буквы:
мама — X1
папа — X2
дедушка — X3
бабушка — X4

Условимся обозначать согласие родственников единицей, несогласие — нулём. Возможность пойти погулять обозначим буквой f, Коля идёт гулять — f = 1, Коля гулять не идёт — f = 0.
Составим таблицу истинности:

Перерисуем таблицу истинности в 2-мерный вид:

Переставим в ней строки и столбцы в соответствии с кодом Грея (последний и предпоследний столбец меняют местами). Получили Карту Карно:

Заполним её значениями из таблицы истинности (первая строка не соответствует таблице истинности, так как f=0 и разрешения на гулять нет):

Минимизируем в соответствии с правилами:

• Все области содержат 2^n клеток;
• Так как Карта Карно на четыре переменные, оси располагаются на границах Карты и их не видно (подробнее смотри пример Карты на 5 переменных);
• Так как Карта Карно на четыре переменные, все области симметрично осей — смежные между собой (подробнее смотри пример Карты на 5 переменных);
• Области S3, S4, S5, S6 максимально большие;
• Все области пересекаются (необязательное условие);
• В данном случае рациональный вариант только один.

Теперь по полученной минимальной ДНФ можно построить логическую схему:

Из-за отсутствия в наличии шестивходового элемента ИЛИ, реализующего функцию дизъюнкции, пришлось каскадировать пяти- и двух-входовые элементы (D7, D8).

Составим мин. КНФ:

• Гивоне Д. Россер Р. (1983), с. 67—76.
• Veitch E. W. (May 1952).
• Karnaugh M. (November 1953).

• Veitch E.W. (May 1952) A Chart Method for Simplifying Truth Functions. Proceedings, Association for Computing Machinery, Pittsburgh, Pa., May 2, 3, 1952, pp. 127—133. DOI:10.1145/609784.609801.
• Karnaugh M. (November 1953) The Map Method for Synthesis of Combinational Logic Circuits. Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part I: Communication and Electronics. 72 (5): 593—599. DOI:10.1109/TCE.1953.6371932.
• Токхейм Р. Основы цифровой электроники: Пер. с англ. — М.: Мир, 1988. — 392 с.. ил. (Глава 4, страницы 88—95)
• Гивоне Д. Россер Р. Микропроцессоры и микрокомпьютеры: Вводный курс: Пер. с англ. — М.: Мир, 1983.— 464 с., ил.

СсылкиПравить

• Karnaugh Minimizer, Коммерческое Windows-приложение (часто работает некорректно, например для этого уравнения: 0,1,5,8,10,13).
• Logic Minimizer, Коммерческое Windows-приложение, но можно сделать, чтобы запускалось на Unix.
• Kmap minimizer Онлайн-приложение (Flash).
• GKMap, свободное ПО на SourceForge.net.
• Karnaugh Map Minimizer, бесплатное (но часто некорректно работающее) ПО на SourceForge.net.
• Gorgeous Karnaugh, коммерческое ПО Gorgeous Karnaugh для минимизации по картам Карно.

ВидеоПравить

Днем 20 октября 2020 года премьер-министр Исландии Катрин Якобсдоуттир, общаясь в прямом эфире с колумнистом Washington Post, внезапно прервала свой монолог, с удивлением произнесла: «Боже, землетрясение», выждала несколько секунд, добавила, что дом все еще стоит на месте, извинилась перед собеседником и вернулась к рассказу о том, как ее правительство справляется со второй волной ковида в стране. Этот толчок магнитудой 5,6 был самым ощутимым в Рейкьявике за двадцать лет.

Пролог

Землетрясениями исландцев не удивить: Исландия — тектонически очень активный регион. Если спросить любого жителя страны, сколько землетрясений он почувствовал на протяжении жизни, каждый вспомнит хотя бы один день, когда земля уходила из-под ног. Последняя сильная встряска — два толчка в 2000 году, которые перешагнули магнитуду 6.

Быстро обнаружилось, что в этот раз толчки были другими. Обычные исландские землетрясения вызваны движением блоков плит, а сейчас исследователи сразу определили, что эти толчки связаны с пробивающейся к поверхности магмой. Но поверить в будущее извержение никто не мог — столичный регион был вулканически спокоен целых 800 лет.

Землетрясения, которые были чаще и сильнее привычных в районе Рейкьявика, сейсмологи из Исландского метеорологического центра наблюдали еще с декабря 2019 года. Приборы записывали серии локализованных толчков на Рейкьянесе — полуострове размером с Москву в пределах МКАД. Тогда сразу три из шести местных вулканических систем оказались в зоне сейсмической активности. Как потом выяснилось, в нарастающей тряске оказались виноваты магматические флюиды с расплавом. Их выталкивало в водоносные горизонты, из-за чего пласты пород приподнимались вверх на пару сантиметров. Такое вздутие территории и породило серии толчков, которые уловили сейсмографы.

В течение года после этого флюиды с магмой четырежды пытались пробиться на поверхность, но так и не преуспели в этом. Толчок, который потревожил премьер-министра и жителей Рейкьявика, был одной из попыток магмы пробраться наверх.

С конца февраля 2021 года сейсмическая активность на Рейкьянесе стала еще заметнее: за три следующих недели полуостров пережил уже десятки тысяч землетрясений. Их эпицентры концентрировались вокруг горного массива Фаградальсфьядль. Впервые с начала стационарных наблюдений регион так долго трясло без перерывов. Сейсмический кризис привлек внимание исследователей еще и потому, что гипоцентры толчков, точки зарождения землетрясений, последовательно поднимались с глубин к поверхности: избыточное давление разломало хрупкую кору, и магма начала бодро пробираться наверх (подробнее об этом мы писали в материале «Скандинавские тряски»).

Глава первая. Детство

19 марта 2021 года, 20:45. Магма наконец-то прорвала поверхность. В долине Гелдингадалир открылась трещина и впервые за восемь столетий по Рейкьянесу потекла свежая лава. Так началось извержение Фаградальсфьядль. Близкое к столице расположение долины позволило установить многочисленные приборы для наблюдения, в том числе камеры, газовые датчики, коллекторы дождя и шлака. Лава начала заливать долину со скоростью пять кубических метров в секунду.

Уже в первые часы жизни новорожденного извержения вулканологи из Исландского университета доставили в лабораторию на рентгеноспектральный микроанализ образцы застывшей лавы.

«Мы ожидали, что извержение Фаградальсфьядль будет похоже на предыдущие события на полуострове. Но первые результаты стали неожиданностью», — говорит в беседе с N + 1 Саймон Мэттьюз, геохимик из Исландского университета. Анализ показал, что в базальтах, которые изверг вулкан, очень много оксида магния — больше восьми процентов. Базальты — основная порода Исландии. Из них сложено 90 процентов острова. Родоначальная магма, из которой образовалась лава Фаградальсфьядля, не успела «созреть» в резервуаре в земной коре, а попала наружу непосредственно из мантии, поэтому такую породу называют примитивной. Такие расплавы — как молодое вино: в них можно разглядеть первичную (свежую) мантийную компоненту. И хотя примитивные магмы не редкость на Рейкьянесе, в этот раз Фаградальсфьядль зачерпнул из мантии больше разного материала, чем раньше. Поэтому через пару недель после начала извержения состав лавы резко изменился. Истощенные расплавы (из мантии, в которой мало некогерентных элементов, присутствовавших в ней еще до плавления, — в частности редкоземельных металлов) неожиданно сменились обогащенными (в них некогерентных элементов много).

Чтобы понять, откуда в базальтах из нового вулкана так много оксида магния, геологи решили внимательнее посмотреть на место извержения. Оказалось, что давление, при которой магма затвердевала, было около 5,2–5,8 тысячи атмосфер, то есть происходило это на глубине больше 14 километров. Граница же земной коры и верхней мантии под Рейкьянесом находится как раз на глубине 15 километров. Получается, что вулкан забирал магматический расплав почти из мантии, вблизи границы Мохоровичича, отделяющей кору от мантии.

Этим извержение Фаградальсфьядля отличается от остальных вулканических событий, свидетелями которых были исландцы в последние десятилетия. Большинство извержений зарождались в магматических камерах под центральными вулканами. Эти камеры находятся внутри земной коры, намного ближе к поверхности, чем верхняя граница мантии. Например, взрыв Эйяфьядлайёкюдля в 2010 году спровоцировала инъекция базальта в карман кислой магмы на глубине пять километров. А в 2011 году вулкан Гримсвётн излил лаву из резервуара на глубине менее трех километров и проплавил ледник Ватнайёкюдль.

Обильный вулканизм Исландии вызван его положением на границе Северо-Американской и Евразийской плит, которые расползаются со скоростью два сантиметра в год. На этот процесс расхождения дополнительно накладывается работа мантийного плюма. Такое взаимодействие пограничного положения и плюма питает 30 вулканических систем Исландии и выдает регулярные извержения, минимум одно в пять лет.

Трещинные извержения, при которых лава вытекает из вытянутого разлома в земле, на памяти исследователей тоже были другими. С момента заселения острова таких было 14. «С 1975 по 1984 год эпизодически проявлял активность вулкан Крапла на севере острова. Магма образовалась в результате частичного плавления мантии, копилась в неглубоком очаге в земной коре, а затем изливалась через трещину», — объясняет Саймундур Халльдорсон. Предыдущее трещинное извержение, Холухрёйн, исландцы застали в 2014–2015 годах, которое случилось в вулканической системе Баурдарбунга. Тогда магматический резервуар, по данным клинопироксеновой барометрии, находился на глубине восьми километров — тоже значительно выше мантии. «Несмотря на то, что Холухрёйн питался из глубоко сидящего кармана магмы, он все еще был в земной коре», — говорит Саймундур. Но у новейшего вулкана источник питания сидит гораздо глубже.

Глава вторая. Юность

Апрель 2021 года. В первую неделю после начала извержения узкий магмаподводящий канал пропускал не так много расплава, но из-за эрозии стенок постепенно расширялся. В апреле дайка — заполненная магмой трещина — трижды прорвала поверхность, и расплав стал выплескиваться одновременно из всех шести конусов. В конце апреля все изливания опять сконцентрировались в одном кратере.

1 мая 2021 года. Фаградальсфьядль впервые остановился. Из главного кратера перестала литься раскаленная лава, но объявить о завершении извержения исследователи не успели. Короткое затишье нарушил 200-метровый фонтан. С этого момента вулкан стал извергаться короткими циклами: три минуты отдыхал, потом пять минут выплескивал огромные стены лавы, потом снова три минуты набирался сил. Периодичность циклов лучше всего регистрировали сейсмографы. Приборы улавливали волны в диапазоне от одного до пяти герц, которые возникали из-за движения магмы по подводящему каналу.

Известно, что причина такого примечательного поведения — газообразные компоненты магмы внутри вулкана. При больших давлениях летучие вещества растворены в магме, но при подъеме расплава к поверхности давление падает, а с ним и растворимость вулканических газов. В магме начинают расти пузыри до 10 метров в диаметре. У поверхности лавового пруда они лопаются и подкидывают расплав в воздух.

Со временем паузы между выбросами росли, и к началу июля они увеличились до нескольких часов и даже дней. «Пульсационное поведение зависит от верхних ста метров магмаподводящего канала, — объяснял тогда Торвальдур Тоурдарсон, профессор Исландского университета. — В этой его части находится резервуар, который вырос в размерах с расширением канала. Теперь извержение можно описать циклом наполнение-осушение резервуара. Когда магма наполняет резервуар магмой, активность в кратере падает. Когда резервуар полон, активность возобновляется, опустошая резервуар, — и так по кругу».

Место для извержения магма выбрала крайне удачно. Прорыв коры произошел в центральной части необитаемой долины, поэтому в эвакуации населения и отар овец не было необходимости. Ферм в Гелдингадалире нет, ближайший город лежит в восьми километрах к юго-западу. Международный аэропорт на Рейкьянесе решили не закрывать — трещина не выбрасывала пепел, поэтому, в отличие от извержения Эйяфьядлайёкюдля в 2010 году, вулканические частицы не угрожали турбинам самолетов.

22 мая 2021 года. Лава вытекла из «домашней» долины в соседнюю, и исландцы начали предпринимать меры. Чтобы уберечь проходящую рядом автодорогу — важную транспортную артерию полуострова — от захвата потоками, муниципальные власти решили выкопать для лавы канал, в него направить поток лавы, а над ним — перекинуть мост.

Примерно в это же время стартовал первый и единственный проект по обузданию извержения. Департамент гражданской защиты отправил к лавовым потокам бульдозеры, и в верховьях долины Мерардалир выросли четырехметровые насыпи. Возведение искусственных барьеров было попыткой властей перенаправить и замедлить распространение потоков. Насыпи продержались не очень долго: уже на следующий день лава перевалила через препятствия и потекла к побережью. Тогда власти признали, что их эксперимент закончился быстрее ожидаемого.

Глава третья. Зрелость

Пока лава мирно захватывала территорию, выброшенные в атмосферу газы накрывали Рейкьянес. Больше всего пострадали районы к северо-западу от извержения: в городах Ньярдвик и Вогар в воздухе оказалось слишком много сернистого газа. Датчики регистрировали более 1000 микрограмм SO2 на кубический метр — что уже опасно для людей с респираторными заболеваниями. «Здоровый» предел составляет 350 микрограмм на кубический метр, поэтому Экологическое агентство Исландии просило не оставлять младенцев на дневной сон в колясках и ограничить времяпрепровождение на открытом воздухе.

1 июня 2021 года. Каждый третий житель острова к началу лета уже успел сходить к трещине хотя бы раз, даже невзирая на газовую завесу. Казалось, все внимание страны было сфокусировано на извержении. Сотрудники МЧС круглосуточно дежурили и перекладывали тропы под новые лавовые потоки. Вулканологи вычисляли дальность разлета брызг лавы и определяли безопасный радиус для наблюдения за извержением. Глава мониторинга стихийных бедствий даже помогла найти место среди свежих лавовых потоков для выступления местной музыкальной группы.

Исландский метеорологический офис регулярно выкладывал рекомендации для вулканических прогулок исходя из прогноза погоды и качества воздуха. Неизменным с марта оставалось одно ограничение: не брать с собой собак. Диоксид серы копится в понижениях рельефа, и питомцы могут надышаться этим токсичным газом, поскольку их головы ближе к земле. А вода из луж вблизи вулкана опасна для четвероногих из-за растворенного в ней фтора.

30 августа 2021 года. Через пять месяцев после начала первого извержения в центральной части долины мощность лавовых потоков превысила 80 метров, а объем вытекшей из вулкана лавы перешагнул отметку в 140 миллионов кубометров. Но паузы между эпизодами активности становились все длиннее, а сами извержения — все слабее. «Надо помнить, что кубометр базальта весит три тонны. Магме приходится пробиваться через такую тяжелую толщу. Это наверняка влияет на силу извержения», — объяснила N + 1 Хельга Торфадоуттир, вулканолог из Исландского университета.

2 сентября 2021 года. Извержение остановилось в очередной раз. Но через девять дней сейсмическая станция у горы Фаградальсфьядль вновь записала нарастающий тремор, и ночью по застывшим черным коркам лавы потекли новые раскаленные потоки.

С начала XX века только три извержения на острове длились дольше извержения Фаградальсфьядля в 2021 году, а для Рейкьянеса это вообще первый прорыв за сотни лет. Последний период вулканической активности на полуострове был больше 800 лет назад и закончился в 1240 году. Тогда расплав в разное время вытекал из более десятка вулканических трещин в течение 400 лет. О тех пылающих временах напоминает лавовое поле Свинахрёйн. Оно известно как «христианская лава», потому что в паре десятков километров от зияющей трещины парламент альфинги решал, следует ли исландцам становится христианами.

18 октября 2021 года. Исландский метеорологический центр все-таки понизил код вулканической опасности с оранжевого (извержение с незначительным выбросом пепла) до желтого (повышенное волнение).

18 декабря 2021 года. Власти объявили о завершении извержения Фаградальсфьядль: три месяца свежая лава не показывалась на поверхности.

Глава четвертая. Пророчество

Исследования особенностей этого уникального для Исландии извержения с окончанием выбросов лавы, конечно, не прекратились. В сентябре 2022 года Саймундур Халльдорсон с коллегами опубликовал в Nature статью, где они собрали результаты геохимических анализов и объяснили, почему извержение было таким долгим и многостадийным. «Если вы посмотрите на предыдущее трещинное извержение на острове, Холухрёйн 2014–2015 года, то увидите, что оно очень однородно, — говорит Саймундур, доцент Исландского университета. — За время Холухрёйна образовался массив суши, сопоставимый с Манхэттеном. Можно отобрать породу в любом месте этого „Манхэттена“ и набор ее породообразующих элементов будет одинаковым». С Фаградальсфьядлем ситуация другая.

Только за первые три недели состав лавы Фаградальсфьядля сильно изменился. Соотношения содержания оксидов K2O/TiO2 и редкоземельных металлов La/Yb выросли примерно в два раза, отражая изменения в мантийной компоненте. Кроме того, в лаве также повысились концентрации несовместимых микроэлементов, подтверждая, что вулкан с течением времени начинает поставлять расплав из обогащенного мантийного источника. «Мы впервые наблюдаем такой сдвиг в составе, когда источник базальта находится на очень большой глубине. Трещину питает геохимически неоднородный резервуар в верхней мантии. Похоже, вулкан вытягивает из мантии очень разные порции магмы», — объяснил эти результаты Саймон Мэттьюз.

В лаве из начала извержения, было мало редкоземельных элементов. Такая обедненная лава поступала из относительно истощенного мантийного источника на глубине 15–16 километров. Однако уже в апреле расплавы становились все более обогащенными некогерентными элементами, что соответствовало более глубокому и обогащенному мантийному источнику. К началу мая «глубокая» магма уже доминировала. Такая динамика отличается от классических примеров из учебников. Обычно магматический резервуар заполняется медленно и перед извержением расплавы разных составов успевают хорошо перемешаться. Резких скачков химического состава лавы во время извержения вулканологи не ждут. Например, вулкан Килауэа на Гавайях может извергаться месяцы и годы, но геохимия его пород почти не изменяется. Во время извержения Фаградальсфьядля состав лавы за месяц изменился больше, чем при извержениях Килауэа за последние десятилетия.

Новый исландский вулкан дал геологам возможность впервые в режиме реального времени увидеть, как при извержении в лаве перемешивается магма очень разного состава. Оказалось, что новая порция магмы из верхней мантии может всего за 20 дней попасть в резервуар и смешаться с той магмой, которая в нем уже находится. Из-за этого лавы первых трех недель оказались геохимически куда более разнообразными чем все, которые извергались во время последнего вулканически активного периода на Рейкьянесе в IX–XIII веках нашей эры.

Вулканологи выяснили, как глубоко находился магматический резервуар нового вулкана, какие процессы в нем происходили до и во время извержения, рассчитали расход лавы и измерили высоту фонтана в кратере. Но на главный вопрос: как этот вулкан работает — они так и не ответили. Не каждый день происходят события, которые коренным образом меняют понимание привычных вещей. Благодаря извержению Фаградальсфьядля такое откровение пришло. О его смысле ученым придется думать.

Эпилог

3 августа 2022 года. Извержение на Рейкьянесе возобновилось. Новая трещина открылась по соседству с той, что появилась за полтора года до этого. Замерла она, правда, гораздо быстрее, спустя 18 дней. Это прекращение активности знаменует новую фазу вулкано-тектонических волнений в Рейкьянесе. Предсказывать, возобновится ли сейсмическая активность в ближайшее время, Исландский метеорологический центр не готов. Но похоже, жителям Рейкьявика пора привыкать к зареву на горизонте.

Веб-камеры вулканов

Страница 1 из 2 (веб-камеры с 1 по 10 из 16).

Популярные регионы: Владивосток, Волгоград, Воронеж, Екатеринбург, Казань, Киев, Краснодар, Красноярск, Крым, Москва и Московская область, Новосибирск, Омск, Пермь, Ростов-на-Дону, Самара, Санкт-Петербург и Ленинградская область, Саратов, Севастополь, Сочи, Тюмень, Уфа, Челябинск.

10 февраля 2023, 11:41

В Индонезии начал извергаться вулкан Карангетанг

Центр вулканологии и геологических рисков (PVMBG) сообщил об извержении вулкана Карангетанг на острове Сиау у побережья индонезийского Северного Сулавеси.

«Склон горы довольно крутой, поэтому груды материала быстро спускаются», — сообщил координатор вулкана PVMBG Окторы Прамбада в рамках виртуальной пресс-конференции.

По данным местной обсерватории PVMBG, стекающая лава образовала шесть рек, поток лавы в настоящее время достиг в длину около 1000 м и движется в направлении рек Батанг, Батуаванг и Беха-Барат.

Центр вулканологии повысил классификацию рисков до третьего уровня.

С 2 по 7 февраля специалисты наблюдали пассивные выбросы золы и пара примерно на 50-100 метров над обоими, главным и северным, кратерами.

Кроме этого, ученые отметили, что до извержения с 6 февраля количество землетрясений в регионе увеличилось с 43 до 62 землетрясений в день. Вулканологи полагают, что-то признак того, что магма продолжает пробиваться в более глубокие породы

Местных жителей просят избегать района основного кратера в радиусе 2,5 км и сектора юг-юго-восток в радиусе 3,5 км.

Австралийские ученые создали новую карту тектонических плит Земли. Это исследование позволит более точно прогнозировать природные катаклизмы, такие как извержения вулканов и землетрясения, сообщает Earth-Science Reviews.

Авторы воссоздали динамику плит за последние 2,8 млрд лет, начиная с тех времен, когда на Земле существовал суперконтинент Ваальбара. Они включили в схему те объекты, которые ранее не учитывались, в том числе микроплиту Маккуори к югу от Тасмании и микроплиту Козерога, разделяющую Индийскую и Австралийскую плиты.

Исследование показало, что пограничные зоны плит (регионы повышенной сейсмической активности) занимают 16% земной коры и 27% территории континентов. Самые большие изменения по сравнению с предыдущими картами были внесены в западной части Северной Америки. Там расположена граница с Тихоокеанской плитой. Линию границы, как правило, проводили по разломам Сан-Андреас и Куин-Шарлот. Но авторы новой научной работы расширили область сейсмоопасной зоны еще на 1500 км.Второе крупное изменение коснулось Центральной Азии. Новая модель включает в себя все зоны деформации к северу от Индии, поскольку местная плита «бульдозером» прокладывает себе путь в Евразию.Новая модель позволила ученым лучше объяснить «пространственное распределение 90% землетрясений и 80% извержений вулканов за последние два миллиона лет». Предыдущие схемы фиксировали только 65% землетрясений.Ранее сообщалось, что в Антарктиде зафиксировали серию из 85 тысяч землетрясений. Она началась в августе и закончилась к ноябрю.Елизавета Шарман