Forskning viser, hvorfor der er en sød pletdybde for underjordiske magmakamre

En ny undersøgelse afslører, hvorfor magmakamrene, der lever af tilbagevendende og ofte eksplosive vulkanudbrud, har en tendens til at ligge i et meget snævert dybdeområde i jordskorpen. Fundene, udgivet i Naturgeovidenskab , kunne hjælpe videnskabsmænd til bedre at forstå vulkanske processer verden over.

Forskningen gør brug af computermodeller, der fanger fysikken i, hvordan magmakamre, reservoirer i skorpen, der indeholder delvist smeltet sten, udvikle sig over tid. Modellerne viste, at to faktorer - vanddampens evne til at boble ud af magmaen, og skorpens evne til at udvide sig for at rumme kammervækst - er nøglefaktorerne, der begrænser dybden af ​​magmakamre, som generelt findes mellem seks og 10 kilometers dybe.

"Vi ved fra observationer, at der ser ud til at være en sød plet i form af dybde for magmakamre, der bryder ud gentagne gange, sagde Christian Huber, en geolog ved Brown University og undersøgelsens hovedforfatter. "Hvorfor det søde sted eksisterer, har været et åbent spørgsmål i lang tid, og dette er den første undersøgelse, der forklarer de processer, der styrer det."

Dybder på seks til 10 kilometer svarer generelt til tryk på omkring 1,5 kilobar på den lave side og 2,5 kilobar på den dybe side. Modellerne viste, at ved tryk mindre end 1,5 kilobar, vand fanget i magmaen danner let bobler, fører til voldsomme vulkanske eksplosioner, der sprænger mere magma ud af et kammer, end der kan erstattes. Disse kamre ophører hurtigt med at eksistere. Ved tryk på mere end 2,5 kilobar, varme temperaturer dybt inde i Jorden gør klipperne omkring magmakammeret bløde og bøjelige, som gør det muligt for kammeret at vokse komfortabelt uden at bryde ud til overfladen. Disse systemer afkøles og størkner over tid uden nogensinde at gå i udbrud.

"Mellem 1,5 og 2,5, systemerne er glade, " sagde Huber. "De kan bryde ud, genoplad og fortsæt."

Nøglen til modellerne, Huber sagde, er, at de fanger dynamikken i både værtsskorpen og magmaen i selve kammeret. Dybt magmakammers evne til at vokse uden at bryde ud var ret godt forstået, men den grænse, som vanddamp udøver på lavvandede magmakamre, var ikke blevet værdsat.

"Der havde ikke været en god forklaring på, hvorfor denne beboelige zone skulle ende på 1,5 kilobar, " sagde Huber. "Vi viser, at gassens opførsel er virkelig vigtig. Det får simpelthen mere masse til at bryde ud, end der kan genoplades."

Huber siger, at resultaterne vil være nyttige til at forstå det globale magmabudget.

"Forholdet mellem magma, der forbliver i skorpen i forhold til, hvor meget der er udbrudt til overfladen, er et stort spørgsmål, " sagde Huber. "Magma leverer CO2 og andre gasser til atmosfæren, som påvirker klimaet. Så det er vigtigt at have en guide til at forstå, hvad der kommer ud, og hvad der bliver i."