Nowe spojrzenie na jeden z najpotężniejszych systemów wulkanicznych na Ziemi – magma pod Yellowstone na głębokości zaledwie 4 km




Yellowstone to kaldera i park narodowy, znany na całym świecie z gejzerów, gorących źródeł i rozległych krajobrazów, a z geologicznego punktu widzenia ma ogromne znaczenie. Pod najstarszym parkiem narodowym w USA kryje się ogromna kaldera, która jest świadectwem wybuchu superwulkanu, który miał miejsce ponad 640 000 lat temu. Jednak ostatnia z tych erupcji nie była pierwszą i prawdopodobnie nie będzie ostatnią: statystycznie rzecz biorąc, kolejna supererupcja jest już spóźniona, co niepokoi wiele osób i nieustannie daje powód do spekulacji, a nawet sensacyjnych fałszywych wiadomości.

Najnowsze wyniki badań pokazują, że aktywność pod Yellowstone jest znacznie bardziej złożona niż dotychczas sądzono – a nowoczesne metody, takie jak uczenie maszynowe, pomagają lepiej zrozumieć te procesy. Nowe badania z wykorzystaniem sztucznej inteligencji pozwoliły stworzyć trójwymiarowy model sejsmiczny i wykryć dziesiątki tysięcy niezauważonych trzęsień ziemi. Zespół badawczy pod kierownictwem profesora inżynierii Binga Li we współpracy z United States Geological Survey i Universidad Industrial de Santander w Kolumbii ponownie przeanalizował stare dane sejsmiczne z Yellowstone.

Za pomocą algorytmów głębokiego uczenia się i trójwymiarowego modelu prędkości rozprzestrzeniania się fal sejsmicznych powstał katalog trzęsień ziemi o wysokiej rozdzielczości, który dokumentuje ponad 86 000 zdarzeń między 2008 a 2022 rokiem – około dziesięć razy więcej niż wykryto w poprzednich analizach zbiorów danych.

Ponad połowa tych trzęsień ziemi wystąpiła w tak zwanych rojach: grupach słabych wstrząsów, które gromadzą się na ograniczonym obszarze przez tygodnie lub miesiące, bez wyraźnego dominującego trzęsienia głównego. Szczególnie uderzające jest to, że roje te często pojawiają się blisko siebie, ale są oddzielone dłuższymi okresami spokoju – jest to wzór, który dotychczas nie był dobrze zrozumiały. Wyniki badań wskazują, że przyczyną wielu z tych rojów może być wzajemne oddziaływanie powoli przemieszczających się płynów hydrotermalnych i nagłych wtrysków cieczy. Wtryski te powstają prawdopodobnie w wyniku wzrostu ciśnienia w głębi, który powoduje pękanie tzw. uszczelnień przepuszczalności, otwierając drogę dla unoszących się płynów. Procesy te mogą zachodzić wzdłuż złożonych, niedojrzałych stref zaburzeń, które występują szczególnie często głęboko pod kalderą.

Magma na głębokości 3–4 kilometrów

W kalderze Yellowstone zaobserwowano również pionowe wzorce migracji: trzęsienia ziemi przemieszczały się z głębokości w kierunku powierzchni – typowy znak procesów napędzanych przez płyny. Częściowo sejsmiczność występowała jednocześnie na kilku głębokościach, oddzielonych strefą asejsmiczną.

Strefa ta pokrywa się z przypuszczalnym zbiornikiem magmy na głębokości około 3–4 kilometrów i wskazuje na aktywną wymianę między procesami magmowymi i hydrotermalnymi. Region ten jest stale monitorowany, ponieważ jest to jeden z niewielu obszarów, w których można obserwować ścisłą interakcję procesów magmowych, tektonicznych i hydrotermalnych. Aktualne badania pokazują, że wiele procesów sejsmicznych nie ma charakteru erupcyjnego, ale jest wywoływanych przez ruch płynów w ramach złożonego systemu uskoków. Dla badań wulkanicznych oznacza to, że aby zrozumieć, jak zapowiadają się erupcje wulkaniczne lub jak energia jest transportowana z wnętrza Ziemi, należy kopać głębiej – zarówno w ziemi, jak i w danych.



Postęp dzięki uczeniu maszynowemu

Jeszcze kilka lat temu trzęsienia ziemi w Yellowstone były analizowane ręcznie przez zespoły ekspertów, co było żmudnym i czasochłonnym procesem. Dzięki nowym technologiom, takim jak uczenie maszynowe i sieci neuronowe, można teraz szybko i precyzyjnie analizować duże ilości fal sejsmicznych. Umożliwia to nie tylko wykrywanie wcześniej przeoczonych zdarzeń, których fale sejsmiczne mogły się nałożyć, ale także lepsze zrozumienie powtarzających się wzorców, takich jak roje trzęsień ziemi lub ruchy płynów w podłożu.

---

Amon
www.strefa44.pl
www.strefa44.com.pl