Vulkaner fodret af grødreservoirer i stedet for smeltede magmakamre

Vulkaner fodres ikke af smeltet magma dannet i store kamre, finder en ny undersøgelse, vælter klassiske ideer om vulkanudbrud.

I stedet, undersøgelsen tyder på, at vulkaner fødes af såkaldte 'grødereservoirer' – områder med for det meste faste krystaller med magma i de små mellemrum mellem krystallerne.

Vores forståelse af vulkanske processer, inklusive dem, der fører til de største udbrud, har været baseret på, at magma opbevares i væskefyldte 'magma'-kamre – store, underjordiske huler fulde af flydende magma. Imidlertid, disse er aldrig blevet observeret.

Den nye undersøgelse, af forskere ved Imperial College London og University of Bristol og offentliggjort i dag i Natur , antyder, at den grundlæggende antagelse om et magmakammer skal genovervejes.

Hovedforfatter professor Matthew Jackson, fra Institut for geovidenskab og teknik på Imperial, sagde:"Vi er nu nødt til at se igen på, hvordan og hvorfor udbrud opstår fra grødreservoirer. Vi kan anvende vores resultater til at forstå vulkanudbrud med implikationer for offentlig sikkerhed og også til at forstå dannelsen af ​​metalmalmaflejringer forbundet med vulkanske systemer."

For at bryde ud, vulkaner har brug for en kilde til magma – smeltet, flydende sten – indeholdende relativt få faste krystaller. Traditionelt, denne magma blev antaget at være dannet og opbevaret i en stor underjordisk hule, kaldet et magmakammer.

Nylige undersøgelser af magmakemi har udfordret denne opfattelse, fører til forslaget om grødreservoirmodellen, hvor mindre pøl af magma sidder i de små mellemrum mellem faste krystaller. Imidlertid, grødreservoirmodellen kunne ikke forklare, hvordan magmaer, der indeholder relativt få krystaller, opstår og leveres til vulkaner, for at de kan bryde ud ved overfladen.

Nu, med sofistikeret modellering af grødreservoirer, forskerholdet har fundet en løsning. Inden for scenariet med mushreservoir, magmaen er mindre tæt end krystallerne, får det til at stige op gennem mellemrummene mellem dem.

Når den stiger, magmaen reagerer med krystallerne, smelter dem og fører til lokale områder, der indeholder magma med relativt få krystaller. Det er disse kortlivede områder med øget magma, der kan føre til udbrud.

Medforfatter professor Stephen Sparks, fra University of Bristol's School of Earth Sciences, sagde:"Et stort mysterium om vulkaner er, at de mentes at være underlagt store kamre af smeltet sten. Sådanne magmakamre, imidlertid, var meget svære at finde.

"Den nye idé udviklet af geologer ved Imperial og Bristol er, at smeltet sten dannes i stort set krystallinske varme sten, tilbringer det meste af sin tid i små porer i klippen i stedet for i store magmakamre. Imidlertid, stensmelten presses langsomt ud for at danne pøler af smelte, som derefter kan bryde ud eller danne flygtige magmakamre."

Samt initiering af udbrud, den nye mush reservoir model kan hjælpe med at forklare andre fænomener i vulkanske systemer, såsom hvordan den kemiske sammensætning af magma udvikler sig, og hvor meget ældre krystaller kan brydes ud i yngre magmaer.