Skjulte magmapuljer udgør risici for udbrud, som vi endnu ikke kan opdage

Kampesten, Colo., USA:Vulkanologers evne til at estimere udbrudsrisici er i vid udstrækning afhængig af at vide, hvor puljer af magma er opbevaret, dybt i jordskorpen. Men hvad sker der, hvis magmaen ikke kan ses?

Shane Rooyakkers, en postdoc ved GNS Science i New Zealand, voksede op i skyggen af ​​Taranaki -bjerget på landets nordø, vandring på øens mange vulkaner. I dag, hans forskning afslører skjulte farer, der kan have været under hans fødder hele tiden.

En ny undersøgelse, udgivet i går i Geologi , udforsker en trussel, som vulkanologer først opdagede for nylig:overraskende lavvandede magmapuljer, der er for små til at blive opdaget med almindeligt vulkanovervågningsudstyr. Et sådant magma-legeme blev opdaget i Island i 2009, da forskere med Iceland Deep Drilling Project ved et uheld borede direkte ind i den smeltede sten to kilometer lavere end de dybder, hvor der tidligere var blevet opdaget magma. Magma begyndte at krybe op i borehullet, nåede flere meter før den blev stoppet med kolde borevæsker. Undersøgelsen tilføjer et kritisk stykke information til puslespillet ved at forbinde den skjulte magma med et århundreder gammelt udbrud.

Rooyakkers, som er hovedforfatter på undersøgelsen og afsluttede arbejdet på McGill University, sammenlignede sammensætningen af ​​den slukkede magma, der havde dannet glat vulkansk glas, med sten fra et udbrud fra den samme vulkan, Krafla, i 1724. Før sit studie, videnskabsmænd troede, at den lavvandede magma, de havde boret i, var blevet anbragt efter en række udbrud i 1980'erne. Ingen forventede, at den skjulte magma var relateret til 1724-udbruddet, så det, Rooyakkers fandt, var en overraskelse.

"Da vi så på kompositionerne fra 1724, vi fandt et næsten perfekt match til det, der blev udtaget under boringen, " siger Rooyakkers. "Det tyder faktisk på, at dette magmakrop har været der siden 1724 og har tidligere været involveret i et udbrud ved Krafla. Så det rejser spørgsmålet om, "Hvorfor opfangede geofysikken det ikke?"

Svaret er størrelse. Det meste af magma-detektion er afhængig af seismisk billeddannelse, som olieselskaber bruger til at opdage reserver dybt under havbunden. Når der er et jordskælv, instrumenterne registrerer, hvor lang tid det tager for lydbølger at rejse gennem skorpen. Afhængig af tætheden af ​​klipperne, lydbølgerne vender tilbage på forskellige tidspunkter. Så hvis der er vand, olie, eller magma lagret under jorden, lydbølgerne skal reflektere det. Men disse skjulte magmakamre er for små til disse instrumenter, samt andre detektionsværktøjer, at finde.

"I traditionelle tilgange til vulkanovervågning, der lægges meget vægt på at vide, hvor magma er, og hvilke magmalegemer, der er aktive, " siger Rooyakkers. "Krafla er en af ​​de mest intenst overvågede og instrumenterede vulkaner i verden. De har smidt alt undtagen køkkenvasken efter det med hensyn til geofysik. Og alligevel vidste vi stadig ikke, at der sad denne rhyolitiske magmakrop på kun to kilometers dybde, der er i stand til at producere et farligt udbrud. "

Undersøgelser som Rooyakkers' tyder på, at mindre, mere udbredte magma-legemer kan være mere almindelige end tidligere antaget, udfordrer den konventionelle opfattelse, at de fleste udbrud fødes fra større og dybere magmakamre, som pålideligt kan detekteres.

Udover ikke at være i stand til at overvåge magmatisk aktivitet, planlægning af udbrud og estimering af risici bliver sværere, hvis videnskabsmænd har mistanke om, at skjulte magma-legemer kan være til stede. For eksempel, Krafla-vulkanen er normalt domineret af basalt, en type magma, der har en tendens til at bryde ud passivt (som det nylige udbrud ved Fagradallsfjall på Island) snarere end ved en eksplosion. Men den skjulte magmakrop ved Krafla er lavet af rhyolit, en magmatype, der ofte skaber voldsomme eksplosioner, når den bryder ud.

"Så bekymringen i dette tilfælde ville være, at du har en lavvandet rhyolitisk magma, som du ikke kender til, så det er ikke taget i betragtning i planlægningen af ​​farer, " forklarer Rooyakkers. "Hvis den bliver ramt af ny magma, der bevæger sig op, du har måske et meget mere eksplosivt udbrud, end du havde regnet med. "

Efterhånden som vulkanologer bliver opmærksomme på farerne forbundet med disse lavvandede, distribuerede magmasystemer, de kan arbejde på at forbedre overvågningen, forsøger at fange disse skjulte magma pools. Det kan være dyrt at dække et vulkansk område med flere detektorer, men ved at forbedre opløsningen af ​​magma-billeddannelse, videnskabsmænd kan spare et samfund eller en virksomhed langt mere end omkostningerne ved undersøgelsen. Risikoen varierer fra vulkan til vulkan, men generelt, efterhånden som vi lærer mere om disse magmasystemer, forskere, der beskæftiger sig med at estimere farer, kan være opmærksomme på muligheden for skjult magma.

På trods af de risici, han afslører, vil Rooyakkers stadig leve omkring vulkaner?

"Oh yeah, helt sikkert, " siger han med et grin. "Jeg mener, der er risiko med alt, er der ikke? "