Запечатленные на видео багровые потоки лавы, изливающиеся из исландского вулкана Фаградальсфьядль, поражают воображение. Геолог по геотермальным ресурсам Бастиен Пукс (Bastien Poux) использовал программное обеспечение Leapfrog Geothermal от Seequent, чтобы смоделировать геологическую активность и понять механизмы ее формирования.
«Исландия, известная как страна льда и пламени, расположена на границе Североамериканской и Евразийской тектонических плит», — говорит Бастиен.
«Геология этого островного государства характеризуется интенсивной вулканической активностью, которая за последнее десятилетие неоднократно попадала в заголовки газет».
Большую часть внимания привлекает недавно начавший извергаться вулкан, но чтобы узнать, откуда поступает изливающаяся из него лава, Бастьену нужно было разобраться в природе подпитывающей его активности.
Когда пробуждаются вулканы
От отапливаемых тротуаров в городах до геотермальной электроэнергии и горячих источников — всему миру известно, что недра Исландии пышут жаром. И это не раз доставляло неудобства путешественникам.
В 2010 году мощное извержение вулкана Эйяфьядлайёкюдль на юго-востоке Исландии выбросило пепел в атмосферу над всей Европой, в результате чего воздушное сообщение было закрыто на несколько дней. Геологический контекст этого вулкана и тот факт, что он был покрыт ледником, привели к масштабному извержению.
Затем, в 2014-2015 годах, в центре страны произошло извержение вулкана Баурдарбунга. Извержение этого вулкана также начиналось из-под толщи ледника, но в конечном итоге превратилось в менее интенсивное излияние лавы из трещин на склоне вулкана, сформировав лавовое поле в районе под названием Холухраун.
Последнее по времени извержение в 2021 году происходит в регионе под названием полуостров Рейкьянес на юго-западной оконечности Исландии, где расположены знаменитые горячие источники термального спа-курорта «Голубая Лагуна» и международный аэропорт Кефлавик.
Место нового извержения расположено примерно в 80 километрах от столицы страны — города Рейкьявик, и до него можно легко добраться пешком путем короткой прогулки по дороге местного значения. Захватывающие лавовые шоу привлекают как исследователей, так и туристов.
Почему здесь и сейчас?
Как и большая часть Исландии, полуостров Рейкьянес появился в результате вулканической активности под ледниками, вызванной процессами рифтогенеза Срединно-Атлантического хребта, где расходятся две тектонические плиты, и расплавленная порода истекает из глубин Земли в образовавшийся разлом.
Этот регион можно разделить на шесть основных параллельных вулканических систем. Нынешнее извержение происходит в системе Фаградальсфьядль.
В этом районе извержения довольно редки: последнее задокументированное событие произошло в 8-м или 9-м веке, до заселения Исландии, и закончилось в середине 13-го века.
«Из геологических исследований достаточно хорошо известны только два более древних периода извержений, их разделяет около 800 лет», — объясняет Бастиен. «Основываясь на этих данных, можно предсказать вероятность следующего извержения где-то в текущем столетии. Важно отметить, что извержения в этом регионе могут длиться более десяти лет».
Новая лава обычно изливается из трещин, ориентированных под углом N40° вдоль направления разлома, при этом лавовые потоки могут заливать обширные площади и протекать на десятки километров, достигая океана.
Однако никто не может с уверенностью предсказать, как долго продлится это извержение; кроме того, извержения могут затихать на какое-то время, а затем возобновляться с большей интенсивностью.
Система оповещения о землетрясениях
В Исландии внимательно отслеживают всю тектоническую активность, чтобы обеспечивать безопасность и узнавать больше о вулканических процессах. Так как Бастиен работает геологом по геотермальным ресурсам, он несколько раз посещал этот исследовательский центр.
Ученые наблюдали рост сейсмической активности в новой области извержения с середины февраля 2021 года.
«За первые две недели было зарегистрировано более 34 000 подземных толчков магнитудой до 5,7», — говорит Бастиен.
«В среднем по региону это составляет от 1000 до 3000 сейсмических событий в год».
В марте сейсмическая активность продолжилась, поэтому вероятность извержения возрастала с каждым днем.
«Ученые интерпретировали эту активность как приток магмы в пласты породы, расположенной ближе к поверхности, который создавал новую магматическую камеру в форме дайки», — объясняет Бастиен.
Наконец, 19 марта в 20:45 по местному времени, началось новое извержение возле горы под названием Фаградальсфьядль, вдоль трещины длиной 200 метров. В результате первых наблюдений с вертолета были замечены небольшие фонтаны лавы и медленно продвигающиеся лавовые потоки.

Отслеживание сейсмической активности с использованием Leapfrog
Землетрясения происходят, когда магма прокладывает себе путь ближе к поверхности, создавая в земле новые трещины или вновь открывая уже существующие. Это заставляет породы разрушаться, и, как только поверхность достигнута, лава может свободно течь по вновь открывшемуся пути.
Тем не менее, в течение извержения эта сила также может сформировать новые трещины в отдалении от основного кратера, когда горные породы поддаются более интенсивному притоку лавы либо когда первоначальный кратер блокируется новыми слоями затвердевшей лавы.
Бастиен использовал общедоступные сейсмические данные для построения трехмерной геологической модели с помощью Leapfrog Geothermal и визуализировал эти данные по мере их изменения с течением времени. Он мог понять, в каком направлении продвигается магма?

Изображение: Место землетрясений, которые происходили с 24 февраля по 20 марта 2021 года. Размер отметок варьируется в зависимости от магнитуды, а цвет отметок определяется датой и временем сейсмического события.

Изображение: Объединенный анализ плотности и средней магнитуды землетрясений в период с 24 февраля по 20 марта.
Основываясь на модели Leapfrog, можно сделать несколько наблюдений на определенных временных этапах:
- Около 24 февраля сейсмическая активность в этом районе начала нарастать, и произошло несколько событий высокой магнитуды (М>4), в основном на глубине от 5 до 8 км к северо-востоку от места текущего извержения.
- Затем, в конце февраля, землетрясения сдвигались на север под старый вулкан под названием Кейлир.
- В период с 1 по 17 марта события перемещались с севера к самой южной точке вдоль разлома, в соответствии с направлением рифта, и общее расстояние составило около 8,5 км.
- В последующие дни землетрясения меньшей магнитуды происходили ближе к поверхности под местом извержения, а также в районе, расположенном в нескольких километрах к северу.
- 19 марта лава достигла поверхности. Землетрясение магнитудой 3,14 произошло прямо перед началом извержения на глубине всего 144 метра, менее чем в километре к северу от места извержения.
«С момента начала извержения сейсмическая активность значительно снизилась и в основном сосредоточена в трех основных областях: непосредственно под местом извержения; в районе в 3 километрах к северу на небольшой или средней глубине; и на севере на большей глубине в области, где потенциально обнаруживается новая магма, поступающая из более глубокого источника», — говорит Бастиен.
Используя энергию огня
Вулканическая активность этого региона также является отличным источником геотермальной энергии.
На полуострове Рейкьянес, где происходит извержение, расположено несколько геотермальных ТЭС:
- Рейкьянес (100 МВт) и Свартсенги (74,4 МВт) — электростанции, размещенные в западной части полуострова. Последняя расположена всего в 8 километрах от места нового извержения.
- Электростанции Хеллишейди (303 МВт + 133 МВт) и Несъявеллир (120 МВт + 150 МВт) находятся на востоке, недалеко от вулкана Хенгилл.
Поднимающееся к поверхности земли тепло используется для многих целей: производство электроэнергии, отопление, спа-комплексы с купанием в воде из геотермальных источников, теплицы, дегидратация продуктов питания и многое другое.
Какое будущее ожидает этот новый вулкан?
«Извержение продолжается, и новые вулканические трещины открываются к северу от изначального кратера, создавая новые лавовые конусы и потоки в близлежащих долинах», — рассказывает Бастиен.
«Скорость потока остается стабильной с начала извержения и не выказывает никаких признаков замедления».

Изображение: Эволюция проникновения магмы и распространения лавовых потоков на поверхности в зависимости от местоположения сейсмической активности.
По мере поступления новых данных Бастиен сможет с легкостью обновлять свою модель в Leapfrog. Исландия продолжит оправдывать свою репутацию страны вулканов, и ее геотермальные электростанции вряд ли испытают нехватку пара.
Используемые источники данных: Поскольку это извержение произошло совсем недавно, объем собранных данных все еще очень невелик. Ученые следят за выбросами газов, чтобы обеспечить безопасность населения, и собирают пробы лавы для лабораторных анализов.
Наиболее значимым и полным набором данных по периодам, предшествовавшим извержению, являются записи о зарегистрированных землетрясениях в регионе, и они находятся в открытом доступе на веб-сайте Метеорологического управления Исландии (www.skjalftalisa.vedur.is).
Данные о землетрясениях включают местоположение, глубину, магнитуду и время каждого события и загружались на веб-сайт каждую неделю в период с февраля по апрель, после чего были интегрированы в Leapfrog для визуализации и интерпретации возможных тенденций на их основе.