Krystaller hjælper vulkaner med at klare presset

Forskere fra University of Alaska Fairbanks har opdaget, at vulkaner har en unik måde at håndtere pres på - gennem krystaller.

Ifølge en ny undersøgelse offentliggjort i Journal of Geology , et netværk af mikroskopiske krystaller kan reducere det indre tryk ved stigende magma og reducere eksplosivitet ved udbrud.

Krystaller kan dannes i den stigende smeltede sten på så lidt som 18 minutter. Hvis magmaen bliver til mere end 20 procent krystaller, de kan fungere som vagter, der leder gas til mulige revner i vulkanen eller til åbningen ved jordoverfladen.

"Problemet er, når gassen ikke kan komme ud, "sagde Amanda Lindoo, hovedforfatter og UAF geovidenskabs doktorand. "Det forårsager en trykopbygning, der kan føre til de meget eksplosive udbrud, der skyder askefyr. Krystallerne kan afhjælpe det."

Medforfatter Jessica Larsen, en vulkanolog ved UAF Geophysical Institute, sagde resultaterne udfordrer den fremherskende antagelse om, at mængden af ​​silica i magma er den største drivkraft inden for gasudslip.

Den sædvanlige tommelfingerregel, hun sagde, er, at magmaer med masser af silica går langsomt, som kan gøre det svært for gas at slippe ud. Mens forskere ved, at disse magmer har en tendens til at danne færre krystaller, hun sagde, at ikke meget forskning har fokuseret på krystallens rolle i udbrud.

Vulkaner på de aleutiske øer, Cascade Range og Mellemamerika vakte Larsens nysgerrighed. Nogle vulkaner i disse regioner har magma konsekvent høj i silica, mens andre har lav-silica magma.

"Hvis du følger tommelfingerreglen, så burde vulkaner med lav silica magma ikke producere farlige, eksplosive udbrud, "sagde hun." Og det gør de alligevel. Vi ville vide, hvad der svingede i pendulet, fordi det er vigtigt at forstå farerne ved udbrud. "

For at studere krystallerne, Lindoo arbejdede sammen med Larsen i Geophysical Institute's Experimental Petrology Lab, som har en ovn, der kan overophede vulkanske klipper op til 2, 400 F og smelt dem tilbage i smeltet lava. Det har også trykpumper, trykledninger og ventiler.

Lindoo skabte magma fra udbrud af materialer fra de aleutiske øer. Hun anvendte ekstremt pres på magmaen for at simulere tryk i Jorden, men derefter reduceret tryk for at efterligne den måde, hvor magasin med lav silica stiger.

Da magmaen steg, "opløst vand dannes til gasbobler - omtrent som bobler dannes ved åbning af en flaske sodavand under tryk. Krystaller voksede også i den smeltede del. Lindoo sammenlignede derefter laboratorieprøver med dem, der blev taget fra vulkanske eksplosioner og fandt mønstre af krystalnetværk, der kanaliserede gas, hvor krystaldannelse var høj.

Larsen sagde temperatur, mængden af ​​vand i magma og hastigheden på magmaens stigning spiller alle en rolle i krystaldannelsen.

"I et stykke tid har vi forstået, hvordan krystaller dannes, "sagde Larsen." Men vi vidste ikke, hvor dybt krystallerne påvirkede gasudslip. "

Larsen sagde, at hun vil fortsætte forskningen, men den næste fase vil se på, hvordan de forskellige størrelser og former af krystaller påvirker gasudslip.