Силы сдвига и извержения вулканов: новые исследования ставят под сомнение теории образования магматических пузырьков

Международная группа ученых, включая специалистов из ETH Zurich, опубликовала в 2025 году исследование, которое ставит под сомнение десятилетний научный консенсус о том, что извержения вулканов инициируются исключительно падением давления при подъеме магмы. Новая работа выявила, что движение и деформация газонасыщенной магмы, вызывающие сдвиговые силы, могут спровоцировать нуклеацию газовых пузырьков даже без существенного изменения внешнего давления.

Исследователи смоделировали процесс, используя полимер, насыщенный диоксидом углерода (CO2), в качестве аналога магмы. В зонах высокого механического напряжения, возникающего при приложении сдвига, было зафиксировано спонтанное образование пузырьков. Этот процесс вводит в научный оборот механизм сдвиговой нуклеации, который дополняет традиционный механизм, основанный на декомпрессии. Установлено, что критическое напряжение сдвига, необходимое для инициации образования пузырьков, обратно пропорционально концентрации растворенного газа в магме.

Профессор вулканологии и магматической петрологии из ETH Zurich Оливье Бахманн, один из соавторов, отметил, что эксперименты подтвердили: сдвиговые силы, возникающие при движении магмы, сами по себе достаточны для формирования газовых пузырьков. Пузырьки концентрируются вблизи стенок вулканического канала, где сдвиговые силы наиболее интенсивны. Это может объяснить относительно спокойный характер эффузивных извержений вязких, богатых летучими компонентами магм, таких как риолитовые и дацитовые.

Механизм сдвиговой нуклеации позволяет газу выходить постепенно, снижая внутреннее давление до того, как магма достигнет зон критической декомпрессии, тем самым смягчая характер извержения. Исследование, в котором участвовали специалисты из Университета Клермон Овернь и Университета Брауна, указывает на необходимость обновления моделей прогнозирования вулканических угроз с учетом эффекта сдвига в каналах. Кроме того, этот фактор может потребовать пересмотра предыдущих оценок скоростей подъема магмы, основанных на анализе текстуры пузырьков.