Ring omkring badekar ved kæmpe vulkanfelt viser bevægelse af underjordisk magma

Det vulkanske kompleks Laguna del Maule i Chile er et stort, kompliceret og eksplosivt landskab, der, mærkeligt, mangler den klassiske kegle set på mange vulkaner, herunder Fuego, den guatemalanske vulkan, der dræbte hundredvis i et udbrud den 3. juni.

Det er en stor opgave at forstå en bjergtopregion, der er udbrudt 50 gange i løbet af de sidste 20, 000 år. Men udgangspunktet for at forstå det store billede af en undersøgelse, der blev offentliggjort i dag (27. juni) i Videnskab fremskridt er ret simpel:Det er ringen, som stående vand efterlader på et badekar.

Som bredden af ​​en gammel sø, en badekarring skal være vandret, når den dannes. Men, som University of Wisconsin-Madison professor i geovidenskab Brad Singer lagde mærke til for mange år siden, det gamle, forhøjet kystlinje ved Maule skråner nu fra et lavt sted i nord til et højt sted i syd.

Maule -vulkanerne, placeret i en region, der har set enorme udbrud i løbet af de sidste millioner år, er rastløse. Siden 2007 har satellitinstrumenter har målt en gennemsnitlig løft på 8 tommer om året - langt den hurtigste og længste målte stigning af en rastløs vulkan i verden, og et umiskendeligt tegn på, at smeltet sten under området stiger.

Sanger, en vulkanolog og specialist i dating sten, leder i øjeblikket et femårigt National Science Foundation-projekt for at udforske Maule med en lang række geologiske teknikker. Forstå hvorfor den stigning finder sted, og hvad det betyder, er to centrale mål for projektet, som bragte snesevis af forskere og studerende til stedet.

Generelt, vulkanologi er en bakspejlsøvelse. Måneder, flere år, eller endda 50 millioner år efter lavaen er afkølet og asken lagt sig, forskere undersøger kemien, form, og distribution af sten i en retsmedicinsk indsats for at forstå et vulkansk sted. På Laguna del Maule, blandt de mest aktive vulkanske regioner i verden, Sanger forsøger at dokumentere forhold og processer inden det næste udbrud.

Chile har mere end 80 vulkaner. Maule, sammen med mange andre, bryder rhyolit ud, en særlig eksplosiv form for smeltet sten. Rhyolit indeholder et højt niveau af vand og kuldioxid, som både blinker til gas, når trykket falder, når magma nærmer sig jordens overflade.

At kende hastigheden og variationerne af magma, der stiger op i et reservoir under en vulkan, er afgørende for spørgsmål om fremtidige udbrud, men målinger af stenegenskaber op til en snes miles under jorden skal, Per definition, være indirekte.

Målet, Sanger siger, "Er at bygge et mentalt billede, en model, for de mekanismer, der fungerer før en stor, eller 'super' udbrud. "

Undersøgelsen i Videnskab fremskridt brugte den gamle kystlinje til baseline information om områdets landskab 10, 000 år siden. Det var da en rhyolit lavastrøm, der "stoppede" søens udløb, kollapsede, sænke vandstanden med cirka 200 meter ned til sit nuværende niveau.

Relikskystlinjen var mindst 60 kilometer lang, selvom meget af det siden er blevet dækket af lavastrømme. Under fire ekskursioner, Sanger og kolleger brugte præcise GPS -instrumenter til at få højdemålinger på 64 punkter langs kysten.

Det højeste punkt, de fandt, var 62 meter over det laveste punkt, giver forskerne mulighed for at beregne en gennemsnitlig stigning på 6 millimeter om året. Men hvis den nuværende hurtige opløftning efter en periode med stabilitet er typisk, den samlede stigning forekom sandsynligvis i så mange som 16 hurtige impulser, i gennemsnit 50 år hver, i løbet af de sidste 10, 000 år eller deromkring.

Grundoplysningerne om opløftning blev derefter kombineret med data om jordrystelser, tyngdekraft og elektrisk ledningsevne, og analyser af mineraler på overfladen - levn fra tidligere udbrud - for at tegne et bedre billede af den geologiske situation.

Hélène Le Mével, en UW-Madison geovidenskab ph.d. og medforfatter af papir, brugte vridningen af ​​kystlinjen til at estimere formen, størrelsen og dybden af ​​magmakroppen, der voksede under den sydlige ende af søen. Kroppen er 7 kilometer dyb og har en form, der ligner et æg.

Siden den naturlige lavadæmning brast og søniveauet faldt, forskerne beregnede, at 13 kubik kilometer magma steg ind i dette reservoir for at skabe magmakroppen, der hævede det overliggende vulkanske område.

I samme periode, yderligere ni kubik kilometer magma er udbrudt.

Et præciseret syn på tempoet og detaljer om løftene hjalp Singers team med at løse to presserende spørgsmål inden for vulkanologi:

• Hvilken rolle spiller væsker for at forårsage opløftning på det største, farligste vulkaner? Vulkanhøjde kan skyldes stigende magma, eller med væske eller gas under tryk. Hvis forskerne har ret i, at perioder med opløftning vekslede med perioder med stabilitet over 9, 400 år, så må magmaen have kølet ned til fast sten. Ellers, hvert udbrud ville have tilladt væske og gas at slippe ud, forårsager deflation.
• Hvad bestemmer, om magma -reservoiret bryder ud eller fryser til en kæmpe, homogen klippekrop som Half Dome (kaldet en pluton)? Kan begge fænomener forekomme i den samme magmapulje på stort set samme tid? "Her, vi har beviser for, at det samme magma -reservoir kan opretholde begge processer, "siger Singer." Magma -reservoiret vokser langsomt i tusinder af år, på en lav dybde, og noget af det fryser, men i samme periode, det er også i udbrud. "

Hvad angår Maule selv, stigningstakten ser ud til at aftage efter 11 racerbilår. Det reducerer sandsynligvis sandsynligheden for et udbrud på kort sigt, hvilket er gode nyheder for chilenere, og til argentinerne, der lever i vinden fra dette grænseoverskridende kompleks. Maules alarmstatus er i øjeblikket lav på listen over mere end 40 farlige vulkaner, som Chiles sydlige Andes -vulkanobservatorium overvåger.

Men det er ikke slutningen på historien, siger Singer. Selvom magmaindtrængningerne ved Maule langsomt går i stå, andre faktorer kan udløse et udbrud.

Chile, en del af Ring of Fire, var stedet for to af de fire mest intense jordskælv i det sidste århundrede. I øvrigt, selvom løft falder, et jordskælv langs en lille lokal fejl kunne fremme nok bevægelse af magma til at udløse endnu et udbrud i Maule, Sanger siger.