Ny indsigt i, hvordan magma fodrer vulkanudbrud

En ny forskningsundersøgelse af forskere ved University of Liverpool har givet ny indsigt i, hvordan smeltet sten (magma) bevæger sig gennem jordskorpen for at fodre vulkanudbrud.

Ved hjælp af laboratorieforsøg med vand, gelé og laserbilleddannelse, forskere var i stand til at demonstrere, hvordan magma strømmer gennem jordskorpen til overfladen gennem magma-fyldte revner kaldet diger.

Denne nye tilgang til undersøgelse af magmaflow afslørede, at der før et vulkanudbrud var recirkulation af væsken i diget og ustabilitet i strømmen, detaljer, der ikke tidligere var dokumenteret.

Næsten alle vulkanudbrud fodres med diger, der transporterer magma fra dens kilde til overfladen. At forstå, hvordan magma bevæger sig gennem disse diger til overfladen, er centralt for at forudsige stilen, levetid og klimatiske konsekvenser af vulkanudbrud.

Forskere skabte en nedskaleret model af et aktivt vulkansk VVS-system ved hjælp af en perspex-tank fyldt med gelatine, repræsenterer jordskorpen, og derefter injiceret dette med farvet vand, repræsenterer magma.

De anvendte banebrydende laserbilledteknikker til at kigge inde i modellen. Passive sporstofpartikler tilsat væsken glødede i et laserark for at tillade, at strømmen af ​​modelmagmaen blev kortlagt, når diget voksede.

Digitale kameraer registrerede ændringer i formen af ​​modellens vulkanske VVS -system over tid, og ændringerne af skorpeoverfladen blev registreret ved hjælp af en overhead laserscanner. Polariseret lys gjorde det muligt at observere spændingsmønstre under overfladen, der ville resultere i stenbrud i naturen, når diget voksede.

Denne nye eksperimentelle opsætning tillod, for første gang, samtidig måling af væskestrøm, sub-overflade og overflade deformation under magma opstigning gennem magma-fyldte brud.

Dette fund vil hjælpe med at informere fortolkningen af ​​data fra feltstudier og geofysiske undersøgelser, hvilket i sidste ende vil forbedre vores evne til at forstå, om der sandsynligvis vil ske et udbrud.

Liverpools vulkanolog, Dr. Janine Kavanagh, der leder universitetets specialiserede MAGMA -laboratorium, sagde "For første gang, ved hjælp af innovative laboratorieforsøg, der kombinerede vores viden om vulkanske VVS -systemer med teknisk ekspertise, det er lykkedes os at se, hvordan magma strømmer gennem jordskorpen til overfladen gennem diger.

"Vores eksperimenter, den første til at bruge laserbilledteknologi på denne måde, afslørede en stærk kobling mellem overflade deformationsmønstre og processer under overfladen.

"Dette indikerer, at det er både magmaegenskaberne og værtens bjergegenskaber, der styrer, hvordan diget stiger op, som er et helt nyt fund og udfordrer vores eksisterende tankegang om magmaflow gennem sten.

"Da det ikke altid er muligt med succes at forudsige vulkanske hændelser på grund af manglende fuldstændig viden om de signaler, der fører til katastrofer, disse resultater er et vigtigt nyt fund, og i sidste ende håber vi, at de vil bidrage til vores forståelse af, hvor og hvornår det næste vulkanudbrud vil være. "

Med mere end 800 millioner mennesker verden over, der bor tæt på en vulkan med risiko for udbrud, forståelse af udløserne til vulkanudbrud er afgørende for at forudsige indsatsen, risikovurdering, og risikoreducering.

Papiret 'Challenging dike opstigningsmodeller ved hjælp af nye laboratorieforsøg:Implikationer for genfortolkning af beviser for magmaopstigning og vulkanisme' er offentliggjort i Journal of Volcanology and Geothermal Research .