Når magma forhindrer vulkanudbrud

Et spektakulært bevis på vores planets aktivitet, calderaer er store topografiske depressioner, ligner fladbundede kratere, med en diameter på flere ti kilometer. De er dannet af store vulkanudbrud, og nogle gange oplever en oppustning af deres gulv på op til en kilometer, forårsaget af magma-injektion. Denne velkendte proces, kaldet "caldera resurgence, " er blevet observeret flere gange og er stadig en af ​​de mindst forståede i vulkanologi. Men hvorfor, efter et udbrud, producerer ankomsten af ​​ny magma ikke endnu et større udbrud, men i stedet genopblussen? Et team af forskere fra universitetet i Roma Tre, Italien, og universitetet i Genève (UNIGE), Schweiz, viser, at den ikke-udbrudte magma, der er tilbage efter det caldera-dannende udbrud, opfører sig som en "gummiplade", der hæmmer stigningen til overfladen af ​​den nyligt injicerede magma. Forskningen er publiceret i Naturkommunikation .

En caldera dannes, når et magmakammer delvist tømmes ved et stort udbrud, og dets tag kollapser, producerer en fordybning i overfladen. Efter denne katastrofale begivenhed, i en langsom proces, der kan vare tusinder af år, calderagulvet kan begynde at løfte sig uforholdsmæssigt, men uden udbrud. Genopblomstring følger ikke umiddelbart efter calderadannelse, hvilket tyder på, at det ikke er drevet af den resterende magma, der er tilbage i reservoiret efter kollaps, men snarere ved indsprøjtning af ny magma.

Magmaen opfører sig som en gummiplade

"Magmaet fjernes ikke helt fra magmakammeret under det caldera-dannende udbrud. Vi brugte termisk modellering til at bestemme, hvordan denne resterende magma udvikler sig over tid, og hvilken rolle det spiller i genoplivningsprocessen, " forklarer Luca Caricchi, lektor ved Institut for Geovidenskab på UNIGE Fakultet for Naturvidenskab. Magmaen, varmere end klipperne omkring magmakammeret, afkøles gradvist, og dets viskositet øges. Den højere viskositet af den resterende magma, med hensyn til den nyligt injicerede magma, får den til at opføre sig som en gummiplade, stopper udbredelsen af ​​den nye magma til overfladen.

Disse resultater blev bekræftet af eksperimenter. Den resterende magma blev erstattet af et silikonelag og den nyligt injicerede magma med mindre tyktflydende vegetabilsk olie. Kontrasten i viskositet mellem disse to materialer svarer til kontrasten observeret mellem de to magmaer i naturen. "Uafhængigt af dybden af ​​silikonelaget, dens tilstedeværelse hæmmer altid udbredelsen af ​​den nyligt injicerede magma til overfladen, " siger Federico Galetto, forsker ved Institut for Videnskab ved Universitetet i Roma Tre.

Modellen udviklet af forskerne giver en teoretisk ramme til at redegøre for overgangen fra magmaudbrud til akkumulering. Valerio Acocella, lektor ved Institut for Ørevidenskab ved Universitetet i Roma Tre, tilføjer, "Den proces, vi diskuterer, er afgørende ikke kun for at udvikle genoplivning, men også for dannelsen af ​​de magma-reservoirer, der er ansvarlige for de største udbrud på Jorden."