Приблизно 7300 років тому вулкан біля острова Кюсю в Японії вивергнув найбільше відоме виверження Голоцену, нашої сучасної геологічної епохи.

У новому дослідженні вчені виявили, що величезна магмова камера цього вулкана повільно заповнюється, що може пролити світло на цикли вивержень цього та подібних вулканів, а також підтримати зусилля людства у передбаченні майбутніх вивержень раніше і точніше.

Вулкан Кікаї викинув близько 160 кубічних кілометрів (38 кубічних миль) щільної породи під час свого виверження Акахоя 7300 років тому, що в 11 разів перевищує обсяг, викинутий під час виверження Новарупта в 1912 році, і в 32 рази більше, ніж під час виверження Пінатубо в 1991 році.

Цей вибух викинув матеріали на площу 4500 квадратних кілометрів, що в багато разів перевищує площу Лондона, і відправив пірокластичні потоки на відстань до 150 км від епіцентру. Тефра впала на великі території Японії та Корейського півострова.

Вулкан з тих пір не проявляв себе так драматично, але він все ще активний, виробляючи ряд незначних вивержень в останні десятиліття.

Попередні дослідження виявили ознаки нової вулканічної активності під Кікаї, що вказує на формування лавового купола та викликає занепокоєння щодо його потенційного виверження знову.

Незважаючи на обмежені докази та відсутність письмових записів, вважається, що виверження Акахоя завдало шкоди народу Джомон, який населяв те, що зараз є Японією, приблизно з 14000 року до н.е. до 300 року н.е.

Багато чого змінилося за останні сім тисячоліть, і з урахуванням нинішньої щільності населення регіону, ще одне виверження – навіть відносно скромне – може бути набагато більш руйнівним.

Крім Кікаї, відомими кальдерами (величезними, неглибокими кратерами, що залишилися) є Єллоустон в Північній Америці, де останнє виверження кальдери сталося близько 640000 років тому, та Тоба, яка виробила найбільше виверження в історії близько 74000 років тому.

Ці потужні вулкани відомі тим, що можуть знову прокидатися і вивергатися після тривалих перерв, хоча механізми цих довгострокових циклів залишаються в значній мірі таємницею, що ускладнює нашу здатність передбачати їх наступні катастрофічні виверження.

"Ми повинні зрозуміти, як такі великі обсяги магми можуть накопичуватися, щоб зрозуміти, як відбуваються виверження великих кальдер", – говорить співавтор дослідження Сеама Нобуказу, геофізик з Університету Кобе в Японії.

Кікаї в основному занурений під океан, що обмежує доступ, але також зберігає залишки минулих вивержень і сприяє сучасним дослідженням.

"Підводне розташування дозволяє нам проводити систематичні, масштабні обстеження", – додає Сеама.

Сеама та колеги з Університету Кобе та Японського агентства морських і земних наук і технологій використовували дослідницькі човни для вивчення цієї області, використовуючи повітряні гармати та кілька десятків сейсмометрів на дні океану.

Дослідники генерували сейсмічні імпульси за допомогою повітряних гармат, а потім використовували сейсмометри, щоб виміряти, як імпульси проходили через земну кору, виявляючи цінну інформацію про те, що знаходиться під поверхнею.

Це виявило велику магмову камеру, яка, здається, постачала магму під час Акахоя.

"З огляду на її розміри та розташування, очевидно, що це насправді та сама магмова камера, що і під час попереднього виверження", – говорить Сеама.

Однак магма всередині не виглядає як залишки; хімічні аналізи свідчать, що її склад відрізняється від матеріалу Акахоя. Попередні дослідження також вказують на те, що новий лавовий купол формується в кальдері протягом останніх 3900 років.

"Це означає, що магма, яка зараз присутня в магмовій камері під лавовим куполом, ймовірно, є новою магмою", – говорить Сеама.

На основі цих висновків дослідники пропонують нову загальну модель для заповнення магмових камер під великими кальдерами, що пропонує нові уявлення про Кікаї та інші вулкани у всьому світі.

"Ця модель повторного введення магми узгоджується з існуванням великих неглибоких магмових резервуарів під іншими великими кальдерами, такими як Єллоустон і Тоба", – говорить Сеама.

"Ми хочемо вдосконалити методи, які виявилися такими корисними в цьому дослідженні, щоб глибше зрозуміти процеси повторного введення", – додає Сеама. "Наша кінцева мета – стати кращими в моніторингу важливих показників майбутніх великих вивержень".

Дослідження було опубліковано в Communications Earth & Environment.