Uno strumento sismico (lungo cilindro nero, a destra) installato nel 2013 su una piastra metallica triangolare livellata sul fondale marino in cima al vulcano Axial. La piastra verde contiene l'elettronica che comunica tra lo strumento e il cavo arancione che invia i dati a riva come parte dell'Ocean Observatories Initiative della National Science Foundation. Credito:Università di Washington/OOI-NSF/CSSF-ROPOS
il cracking, rigonfio e tremante dall'eruzione di un vulcano alto un miglio in cui due placche tettoniche si separano è stato catturato in modo più dettagliato che mai. Uno studio dell'Università di Washington pubblicato questa settimana mostra come si è comportato il vulcano durante la sua eruzione della primavera del 2015, rivelando nuovi indizi sul comportamento dei vulcani in cui due placche oceaniche si stanno allontanando.
"La nuova rete ci ha permesso di vedere con incredibile dettaglio dove sono le colpe, e che erano attivi durante l'eruzione, " ha detto l'autore principale William Wilcock, un professore di oceanografia UW. Il nuovo giornale in Scienza è uno dei tre studi pubblicati insieme che forniscono le prime analisi formali delle vibrazioni sismiche, movimenti del fondale marino e rocce create durante un'eruzione dell'aprile 2015 al largo della costa dell'Oregon. "Abbiamo una nuova comprensione del comportamento della dinamica della caldera che può essere applicata ad altri vulcani in tutto il mondo".
Gli studi si basano sui dati raccolti dal Cabled Array, un progetto finanziato dalla National Science Foundation che porta l'energia elettrica e Internet sul fondo del mare. L'osservatorio, completato pochi mesi prima dell'eruzione, fornisce nuovi strumenti per comprendere uno dei siti di prova per comprendere il vulcanismo terrestre.
"Il vulcano assiale ha avuto almeno tre eruzioni, di cui siamo a conoscenza, negli ultimi 20 anni, " ha detto Rick Murray, direttore della Divisione di scienze oceaniche della NSF, che ha anche finanziato la ricerca. "Gli strumenti utilizzati dagli scienziati dell'Ocean Observatories Initiative ci stanno offrendo nuove opportunità per comprendere il funzionamento interno di questo vulcano, e dei meccanismi che innescano le eruzioni vulcaniche in molti ambienti.
"Le informazioni ci aiuteranno a prevedere il comportamento dei vulcani attivi in tutto il mondo, " ha detto Murray.
È un fatto poco noto che la maggior parte del vulcanismo terrestre avviene sott'acqua. Axial Volcano sorge a 0,7 miglia dal fondale marino a circa 300 miglia dalla costa nord-occidentale del Pacifico, e il suo picco si trova a circa 0,85 miglia sotto la superficie dell'oceano. Proprio come a terra, impariamo a conoscere i vulcani oceanici studiando le vibrazioni per vedere cosa sta succedendo nel profondo mentre le placche si separano e il magma si precipita verso l'alto per formare una nuova crosta.
Gli indizi sismici mostrano che prima e durante l'eruzione la roccia nella caldera si è spostata lungo faglie inclinate verso l'esterno (linee nere) mentre il vulcano si gonfiava e poi collassava. Questo tipo di guasto era stato suggerito da modelli, ma mai confermata prima in questo livello di dettaglio. La lava fusa salì sul fondo del mare sotto il bordo orientale della caldera e poi verso nord. Credito:William Wilcock/Università di Washington
La posizione del sottomarino ha alcuni vantaggi. La tipica crosta oceanica è spessa solo 4 miglia (6 km), circa cinque volte più sottile della crosta che si trova sotto i vulcani terrestri. La camera magmatica non è sepolta così profondamente, e la dura roccia della crosta oceanica genera immagini sismiche più nitide.
"Uno dei vantaggi che abbiamo con i vulcani del fondo marino è che sappiamo davvero molto bene dove si trova la camera magmatica, " ha detto Wilcock.
"La sfida negli oceani è sempre stata quella di ottenere buone osservazioni dell'eruzione stessa".
Tutto ciò è cambiato quando è stato installato l'array cablato e gli strumenti sono stati accesi. L'analisi delle vibrazioni prima e durante l'evento mostra un numero crescente di piccoli terremoti, fino a migliaia al giorno, nei mesi precedenti. Le vibrazioni mostrano anche un forte innesco di marea, con sei volte più terremoti durante le basse maree rispetto alle alte maree mentre il vulcano si avvicinava alla sua eruzione.
Una volta che la lava è emersa, il movimento iniziò lungo una fessura appena formata, o diga, che pendeva verso il basso e verso l'esterno all'interno della caldera larga 2 miglia e lunga 5 miglia.
"C'è stato un dibattito di lunga data tra i vulcanologi sull'orientamento delle faglie ad anello sotto le caldere:sono inclinate verso o lontano dal centro della caldera?" ha detto Wilcock. "Siamo stati in grado di rilevare piccoli terremoti e localizzarli in modo molto accurato, e vedere che erano attivi mentre il vulcano si stava gonfiando."
Strumenti sismici (quadrati neri) hanno registrato vibrazioni durante l'eruzione, e gli scienziati hanno fatto risalire quell'attività al tempo e al luogo originari. I punti marroni e rossi mostrano i terremoti prima e durante l'eruzione dell'aprile 2015, e i punti viola mostrano esplosioni sismiche nelle settimane successive. Le macchie viola mostrano nuovi flussi di lava dall'evento 2015. Credito:William Wilcock/Università di Washington
Le due eruzioni precedenti hanno inviato lava a sud del cratere rettangolare del vulcano. Questa eruzione ha prodotto lava a nord. L'analisi sismica mostra che prima dell'eruzione, il movimento era sulla faglia dell'anello tuffante verso l'esterno. Poi si formò una nuova crepa o diga, inizialmente lungo la stessa faglia a immersione esterna al di sotto della parete orientale della caldera. La faglia inclinata verso l'esterno è stata prevista dai cosiddetti "modelli sandbox, " ma queste sono le osservazioni più dettagliate per confermare che accadono in natura. Quella crepa si è spostata verso sud lungo questo piano fino a toccare il limite settentrionale della precedente eruzione del 2011.
"Nelle aree recentemente eruttate, lo stress è stato alleviato, "Detto Wilcock. "Quindi la crepa ha smesso di andare a sud e poi ha iniziato ad andare a nord." L'evidenza sismica mostra che la crepa è andata a nord lungo il bordo orientale della caldera, poi la lava ha perforato la superficie della crosta ed è eruttata all'interno e poi all'esterno del bordo nord-orientale della caldera.
la diga, o crepa, poi fece un passo verso ovest e seguì una linea a nord della caldera fino a circa 9 miglia (15 km) a nord del vulcano, con migliaia di piccole esplosioni in arrivo.
"All'estremità settentrionale ci sono state due grandi eruzioni e quelle sono durate quasi un mese, in base a quando si verificavano le esplosioni e a quando la camera magmatica si stava sgonfiando, " ha detto Wilcock.
L'attività è proseguita per tutto il mese di maggio, poi la lava ha smesso di scorrere e le vibrazioni sismiche si sono spente. Nel giro di un mese i terremoti scesero a soli 20 al giorno.
Il vulcano non ha ancora iniziato a produrre più terremoti mentre si ricostruisce gradualmente verso un'altra eruzione, che in genere si verificano ogni decennio o giù di lì. L'osservatorio incentrato sul vulcano Axial è progettato per funzionare per almeno 25 anni. "L'array cablato offre nuove opportunità per studiare il vulcanismo e imparare davvero come funzionano questi sistemi, " ha detto Wilcock. "Questo è solo l'inizio."
