Фокальные механизмы вулкано-тектонических землетрясений выявляют изменения напряжений, вызванные флюидами, которые управляют развитием гидротермальной системы на горе Онтакэ

Почему скрытая вода внутри вулканов важна

Гора Онтакэ в центральной Японии большую часть времени выглядит спокойной, но в 2014 году внезапный паровой взрыв убил десятки туристов практически без предупреждения. Эта трагедия показала, как трудно определить, перейдет ли возбужденный вулкан в извержение или просто успокоится. В этом исследовании показано, что крошечные землетрясения под Онтакэ несут подробную запись о том, как горячие флюиды перемещаются и накапливают давление внутри горы. Расшифровывая эти сигналы, ученые могут точнее оценивать, когда внутренняя «водопроводная» сеть вулкана тихо перестраивается — и когда она может приближаться к еще одному опасному выбросу.

Малые толчки как посланцы под землей

Когда породы разрушаются под напряжением, они вызывают землетрясения, шаблон колебаний которых отражает характер сдвига разлома. В вулканах многие такие «вулкано‑тектонические» толчки происходят в нескольких километрах под поверхностью, когда подземная вода и газ взаимодействуют с окружающей породой. Авторы сосредоточились на эпизоде беспокойства на горе Онтакэ с конца 2024 по начало 2025 года. Благодаря недавно уплотненной сейсмической сети на суровом саммите они зафиксировали тысячи очень слабых толчков и точно локализовали 2672 из них, большинство — на глубине менее одного‑двух километров под вершиной. Анализируя детальные источниковые характеристики 316 событий, они смогли восстановить, как локальное поле напряжений — силы сжатия и растяжения, действующие на породу — менялось со временем по мере перемещения флюидов в коре.

Прослеживание формы растущей флюидной системы

Положения землетрясений показали, что активность началась вблизи границы между старым вулканическим куполом и более глубокой фундаментальной породой, затем усиливалась, практически не распространяясь в стороны. В течение недель кластер толчков вытягивался вдоль почти вертикальных плоскостей, совпадающих с направлением наиболее легких путей для потока флюидов в регионе. Эти «пути наименьшего сопротивления» — поверхности, где сжатие со стороны окружающей коры минимально, поэтому восходящая горячая вода и газ могут легче всего проникать и создавать давление. Данные указывали на то, что по мере накопления флюидов вдоль этих вертикальных путей распределение напряжений в соседних породах смещалось: в одних областях увеличивалась склонность к смещениям вниз (нормальное торможение), в других — к движениям, преобладающим при сжатии (обратное смещение), и все это происходило без необходимости подъема магмы на поверхность.

Как прессуризированные флюиды искривляют поле напряжений

Чтобы объяснить сложную смесь типов толчков, авторы построили концептуальную модель того, как флюиды изменяют напряжения. Сначала флюиды внедряются вдоль вертикальных слабых плоскостей, расталкивая породу и увеличивая давление в направлении, которое ранее было наименее сжато. Это облегчает скольжение соседних разломов по типичной схеме нормального смещения. Однако ближе к кончикам и краям зон, заполненных флюидами, давление нарастает иначе, поворачивая направления максимального и минимального сжатия на величины до 90 градусов. По мере дальнейшего роста давления плоскости, по которым флюиды могут легче распространяться, переворачиваются с вертикальных на горизонтальные, позволяя горячей воде и пару проникать по плоским трещинам выше. На протяжении всего процесса землетрясения происходят как на разломах, согласующихся с более широким региональным полем напряжений, так и на других, которые можно объяснить только локальными и флюид‑индуцированными искривлениями.

Сигналы меняющейся гидротермальной сети

Непосредственно перед вспышкой вулканического тремора — непрерывной вибрации, связанной с движением флюидов — землетрясения, не соответствовавшие региональному полю напряжений, высвобождали больше энергии, чем согласующиеся с ним события. Такое распределение во времени указывает на то, что прессуризация и внедрение флюидов достигали пика, вызывая сильные локальные изменения напряжений. После тремора большинство толчков вновь соответствовали региональному полю напряжений, а общая сейсмическая активность резко снизилась, как будто система частично разрядила свое давление. Тем не менее необычно большая доля событий по‑прежнему происходила на странно ориентированных трещинах. Авторы интерпретируют это как признак того, что депрессуризация открыла широкий набор трещин и старых слабых зон, позволив флюидам циркулировать по более сложной сети, а не только по нескольким хорошо выровненным разломам.

Что это значит для прогнозирования извержений

Исследование делает вывод, что закономерности в механизмах малых землетрясений могут показать, когда и где прессуризированные гидротермальные флюиды перестраивают внутреннюю сеть трещин вулкана. На горе Онтакэ эти изменения помогли объяснить как смертельное извержение 2014 года, так и последующее беспокойство, не переросшее в извержение. Связывая поведение толчков с накоплением разных видов упругой энергии в коре, подход предлагает физически обоснованный способ отличать простые перераспределения давления от более опасных состояний. В долгосрочной перспективе внимательное отслеживание того, как флюиды искривляют и перенаправляют напряжения под активными вулканами, может улучшить прогнозы извержений и помочь властям точнее решать, когда закрывать или безопасно открывать горы, рядом с которыми живут и которые посещают миллионы людей.

Цитирование: Terakawa, T., Maeda, Y. & Horikawa, S. Volcano-tectonic earthquake focal mechanisms reveal fluid-induced stress changes driving hydrothermal system development at Mount Ontake. Commun Earth Environ 7, 370 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03463-6

Ключевые слова: вулканическая тревога, гидротермальные жидкости, гора Онтакэ, вулканические землетрясения, прогнозирование извержений