Геологи США: выделение гелия в кальдерах вулканов Йеллоустоун и Лонг Велли - результат разных процессов

В 2014-ом году из-за повышенного объема выбросов гелия на территории кальдеры вулкана Йеллоустоун в СМИ было много шума. Как полагают некоторые ученые, выделение этого инертного газа является признаком предстоящего извержения, и поэтому это явление заставило нервничать не только жителей США, но и вулканологов других стран. Как считают ученые, в дальнейшем газ позволит улучшить мониторинг вулканов, но в прогнозах следует принимать во внимание не сам газ, а процентное соотношение его изотопов - гелия-3 и гелия-4.

Разновидности гелия могут появляться из мантии, где первичный газ сохраняется с момента формирования Земли, и из земной коры, в которой он образуется вследствие распада тяжелых радиоактивных элементов (актиния, урана, тория). В мантии более распространенным является гелий-3, а в земной коре преобладает гелий-4. При выделении газа можно определить, откуда выходит газ - из земной коры или мантии. Исследователи изучили вулканический остров Иерро на Канарах, сделав замеры газов на его территории. Оказалось, что выбросы гелия увеличиваются после подземных толчков, когда происходят переломы в земной коре. Чем ближе магма поднимается к поверхности, тем больший объем гелия высвобождается и тем больше становится соотношение гелий-3/гелий-4.

Накануне извержения на острове Иерро 12-го октября 2011-го года выбросы гелия увеличились с 9 до 24 килограммов ежедневно, а в начале извержения его объем достиг максимального показателя 38 килограммов в день. Была установлена связь между увеличением показателя гелий-3/гелий-4 и сейсмической активностью в районе кальдеры Лонг-Велли в штате Калифорния. Это говорит о том, что глубоко в земной коре под кальдерой магма движется, и риск извержения есть. Что касается вулкана Йеллоустоун, то тут другая ситуация.

Исследование, которое было проведено в 2014-ом году, зафиксировало большие объемы гелия, высвобождающиеся в районе кальдеры. Но соотношение гелий-3/гелий-4 тут небольшое, то есть газ появляется вследствие распада тяжелых элементов. Исследователи подсчитали, какой объем гелия-4 может производиться внутри земной коры под кальдерой Йеллоустоуна в зависимости от концентрации тория и урана. Выяснилось, что выбросы в Йеллоустоуне в 600 раз превышают уровень, который должен быть при распаде тяжелых элементов.

Это значит, что гелий под кальдерой Йеллоустоуна многие миллиарды лет пребывал в земной коре словно в ловушке и никак не связан с магмой в резервуаре кальдеры. Скорее всего, высвобождение газа связано с нагревом земной коры и землетрясениями. В результате, выбросы гелия могут быть признаком будущего извержения, а могут и не быть. Все это зависит от соотношения гелий-3/гелий-4 и источника дегазации.

В случае с Иерро, когда было высокое соотношение, все дело было в движении магмы, а в земной коре под кальдерой Йеллоустоуна имеются существенные запасы гелия, высвобождающиеся процессами, которые не приводят к извержению.

Источник: tezars.ru