Ispod japanske kaldere Kikai, mjesta jedne od najvećih erupcija u posljednjih 11.700 godina, nalazi se velik spremnik magme. Seizmička mjerenja upućuju na to da se u njega nakon katastrofalne erupcije ponovno dovodila talina.
Spremnik se proteže na dubini od približno 2,5 do šest kilometara ispod morskog dna. Većinu njegova volumena pritom čini čvrsta stijena: autori procjenjuju da je udio taline oko tri do šest posto.
Akihiro Nagaya, Nobukazu Seama i suradnici sa Sveučilišta u Kobeu i japanske agencije za istraživanje mora i Zemlje (JAMSTEC) u radu objavljenom 27. ožujka u časopisu Communications Earth & Environment istražili su što se s magmatskim sustavom dogodilo nakon erupcije Kikai-Akahoya prije oko 7300 godina. Njihovi rezultati podupiru model prema kojem nova talina pristiže u spremnik u kojem se magma nakupljala i prije te erupcije.
Kako su izmjerili ono što je skriveno ispod mora
Kikai je većim dijelom potopljena kaldera južno od otoka Kyushu. Kaldera nastaje kada se tijekom velike erupcije isprazni dio magmatskog spremnika pa se tlo iznad njega uruši. Iz njezinih dimenzija i oblika istraživači mogu rekonstruirati promjene koje je erupcija izazvala ispod površine.
Istraživači su s broda Kaimei duž profila dugog 175 kilometara stvarali zvučne impulse sustavom zračnih topova. Seizmičke valove bilježilo je 39 instrumenata postavljenih na morsko dno. Mjereći vrijeme prolaska valova, rekonstruirali su brzinu njihova širenja kroz stijene.
Valovi ispod kaldere putuju sporije nego kroz okolnu koru. Povišena temperatura i prisutnost taline mogu sniziti njihovu brzinu, pa je tim usporedio mjerenja s laboratorijskim podacima i modelima mješavine čvrste stijene i taline.
Dobiveni presjek pokazuje spremnik širok najmanje koliko i unutarnja kaldera. U dvodimenzionalnom modelu ima približno trapezast oblik, s donjim dijelom širokim oko 13 kilometara. Točne dimenzije i količina taline ovise o pretpostavkama o temperaturi i svojstvima stijena.
Zašto spremnik magme ne znači podzemno jezero
Riječ magma često priziva sliku potpuno rastaljene mase. U Zemljinoj kori, međutim, magmatski spremnik može biti pretežno čvrst, s talinom između kristala i zrna stijene. Seizmička istraživanja nastoje utvrditi upravo udio te tekuće faze.
Za Kikai glavni model daje tri do šest posto taline. Autori navode da ni uz razmotrene promjene pretpostavki procjena ne bi trebala prelaziti približno deset posto. Zbog toga se volumen cijelog spremnika ne smije izjednačiti s količinom rastaljene magme spremne za erupciju.
Samo jedno mjerenje ne pokazuje puni li se sustav danas sve brže. Autori rekonstruiraju dovod taline tijekom tisućljeća nakon velike erupcije, bez prognoze kada bi se mogla dogoditi sljedeća.
Podmorska kupola otkriva što se događalo nakon erupcije
U unutarnjem dijelu kaldere nakon velike erupcije izrasla je golema podmorska kupola od lave, volumena većeg od 32 kubična kilometra. Njezin se sastav razlikuje od materijala izbačenog tijekom erupcije Kikai-Akahoya, što upućuje na drukčiji izvor magme.
Povezujući te ranije geološke nalaze sa seizmičkim presjekom, autori predlažu da se nova talina u isti plitki spremnik dovodila tijekom posljednjih približno 3900 godina. Dio je izlazio na morsko dno i stvarao kupolu, a dio ostajao u kori.
Iz volumena kupole procijenili su da je prosječan dovod iznosio najmanje 8,2 kubična kilometra taline u tisuću godina. Riječ je o dugoročnom prosjeku: dovod je mogao biti postupan ili se odvijati u odvojenim epizodama.
Erupcija prije 7300 godina teško je pogodila prapovijesne zajednice južnog Japana. Geofizički nalazi pokazuju da pražnjenje magmatskog spremnika nije značilo kraj vulkanske aktivnosti.
Za praćenje njegova daljnjeg razvoja važna će biti ponovljena mjerenja. Promjene brzine seizmičkih valova tijekom vremena mogle bi pokazati mijenjaju li se temperatura i udio taline u spremniku, što se iz jednog presjeka ne može utvrditi.
