Forskere afslører dybt rodfæstet VVS-system under havvulkaner

Forskere fra Cardiff University har afsløret det sande omfang af det interne 'VVS-system', der driver vulkansk aktivitet rundt om i verden.

En undersøgelse af lommer af magma indeholdt i krystaller har afsløret, at de store kamre af smeltet sten, som føder vulkaner, kan strække sig til over 16 km under jordens overflade.

Den nye undersøgelse, offentliggjort i dag i Natur , har udfordret vores forståelse af strukturen af ​​havvulkaner, med tidligere skøn, der tyder på, at magmakamre var placeret op til 6 km under overfladen.

Indbyrdes forbundne magmakamre og reservoirer er den vigtigste drivkraft for dynamikken i vulkanske systemer rundt om i verden, så forståelsen af ​​deres natur er et vigtigt skridt i retning af at forstå, hvordan vulkaner forsynes med magma, og, ultimativt, hvordan de bryder ud.

Især midthavsrygge udgør det mest betydningsfulde vulkansystem på vores planet, danner omkring 80, 000 km lange netværk af undersøiske bjerge, langs hvilke 75 procent af Jordens vulkanisme forekommer.

Imidlertid, fordi disse vulkaner er placeret under tusindvis af meter vand, og nogle gange permanent havis, vi er kun lige begyndt at forstå, hvordan disse vulkaners underjordiske arkitektur ser ud.

Det er kendt, at magma VVS-systemer findes under jordens overflade, som kan opfattes som en række indbyrdes forbundne magmakanaler og reservoirer, ligesom de rør og tanke, der udgør VVS-systemer i et hus, i stedet for ved mid-ocean ridges er hanen en vulkan.

I deres undersøgelse, holdet analyserede almindelige mineraler som olivin og plagioklas, der voksede dybt inde i vulkanerne og efterfølgende blev udbrudt fra Gakkel-ryggen, der ligger under det arktiske hav mellem Grønland og Sibirien.

Disse mineraler fungerer som båndoptagere, hvorfra ændringer i de fysiske og kemiske forhold i det miljø, hvori de voksede, kan måles. Kritisk, holdet var i stand til at registrere, hvilke processer der fandt sted, og i hvilke dybder disse mineraler begyndte at krystallisere i magma-reservoirer.

Hovedforfatter af undersøgelsen, Ph.D. studerende Emma Bennett, fra School of Earth and Ocean Sciences, sagde:"For at beregne dybderne af magma reservoirer brugte vi smelteindeslutninger, som er små lommer af magma, der bliver fanget i voksende krystaller i forskellige dybder i det magmatiske system. Disse smeltelommer indeholder opløst CO ₂ og H2O.

"Fordi smelten ikke kan opløse så meget CO ₂ ved lavt tryk, som det kan ved højt tryk, vi kan bestemme hvilket tryk smelteinklusionen blev fanget, og til gengæld beregne dybden, hvor krystallisationen fandt sted, ved at måle mængden af ​​CO ₂ i smelteindeslutningerne.

"Simpelt sagt, krystalvækst i et magmatisk miljø kan sammenlignes med vækstringene på et træ; for eksempel, en ændring i det kemiske miljø vil resultere i væksten af ​​et nyt lag med en anden krystalsammensætning.

"Ved at analysere flere smelteindeslutninger kan vi begynde at rekonstruere arkitekturen af ​​det magmatiske system."

Undersøgelsen var den første til at bruge mineralet plagioklas som en proxy for dybden af ​​magma reservoirer, med tidligere undersøgelser med mineralet olivin.

Resultaterne viste, at magma-VVS-systemer ved mid-ocean-rygge strækker sig til meget større dybder end tidligere antaget. Oceanisk skorpe er normalt kun omkring 6 km tyk, og konventionelt var magmakamre tænkt som værende placeret her.

Alligevel har de nye data vist, at VVS-systemet strækker sig til mindst 16 km dybde, hvilket betyder, at magmakamrene, der fodrede Gakkelryggens vulkaner, ligger meget dybere nede i kappen.