Som en smeltet pandekage:En ny model til vulkanudbrud i skjold

Der er nogle store skjoldvulkaner i verdenshavene, hvor lavaen normalt ikke skubbes ud af krateret i voldsomme eksplosioner, men flyder langsomt ud af jorden fra lange sprækker. Ved det seneste udbrud af vulkanen Sierra Negra på Galapagosøerne, som ligger knap tusind kilometer ud for Sydamerika i Stillehavet, en af ​​disse sprækker blev ført gennem en buet sti i juni 2018. Denne 15 kilometer lange vej, herunder knækket, blev skabt af samspillet mellem tre forskellige kræfter i undergrunden, Timothy Davis og Eleonora Rivalta fra GFZ German Research Center for Geosciences i Potsdam, sammen med Marco Bagnardi og Paul Lundgren fra NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, forklar nu baseret på computermodeller i journalen Geofysiske forskningsbreve .

Selv før udbruddet, geoforskerne i Californien havde set i radarsatellitdata, at overfladen af ​​flanken på den 1140 meter høje Sierra Negra-vulkan havde bulet til en højde på cirka to meter:denne bule, omkring fem kilometer bred, strakte sig fra kraterkanten omkring ti kilometer i vest-nordvestlig retning og vendte i en ret vinkel mod nord-nordøst nær kysten. Timothy Davis og hans team fandt derefter ud af, hvad denne struktur og dens forvirrende bøjning handlede om ved hjælp af computermodeller.

Drivkraft 1:Hotspot under Galapagosøerne

Som med mange andre vulkaner midt i verdenshavene, et "hotspot" er skjult under Galapagosøerne. I mindst 20 millioner år har varm sten er langsomt steget dybt inde fra jordens indre, som et fast stof, men svær at danne plasticine. Som en blæselampe, dette hotspot, op til 200 kilometer bred, smelter sin vej gennem Jordens faste skorpe. Denne varme magma er lidt lettere end den faste sten omkring den, så det bliver ved med at stige, indtil det samler sig i et stort hulrum cirka to kilometer under krateret i vulkanen Sierra Negra. "Med en diameter på omkring seks kilometer og en tykkelse på ikke mere end en kilometer, dette magmakammer ligner en overdimensioneret pandekage af smeltet sten, "Timothy Davis beskriver denne struktur.

Driving Force 2:Vulkanen på vulkanen

I de næsten 13 år siden det sidste udbrud i oktober 2005, mere og mere magma er strømmet ind i kammeret nedenunder. Der, trykket steg og løftede kratergulvet op til 5,20 meter. Imidlertid, den enorme kraft af de indsamlede magmasser søgte en anden vej ud. Dybt under jorden, den tyktflydende sten kravlede langsomt i vest-nordvestlig retning. En anden kraft spiller en vigtig rolle her:den enorme vægt af vulkanens stenmasser presser ovenfra på den magmastrøm, der netop dannes. Da skjoldvulkanen bliver fladere og fladere mod ydersiden, trykket der falder også. Når den smeltede sten presses i retning med lavere tryk, den svulmer langsomt udad i en magmastrøm, der er fire kilometer bred, men kun cirka to meter høj.

Drivkraft 3:Opdrift

Tæt på kysten, den udfladende skjoldvulkan presser sig stadig svagere på den nu næsten ti kilometer lange magmakorridor dybt under overfladen. Der, en tredje kraft får overtaget. Magmaen er meget lettere end klippen omkring passagen og var tidligere kun forhindret i at hæve af den overliggende vægt af skjoldvulkanen. Tæt på kysten, imidlertid, denne opdrift bliver stærkere end klippens tryk ovenfra. Oven i købet, magmahældningen der vipper cirka ti grader i dybet. Sammen, disse kræfter ændrer retningen, i hvilken den viskøse sten presses, og magmahældningen bøjer mod nord-nordøst.

Stenen revner, vulkanen bryder ud

Stadig, magma-hævelsen under krateret fortsætter med at øge trykket, indtil den opadpressede smeltede masse begynder at knække klippen omkring magma-passagen. Ikke mere end ganghastighed, denne magmafyldte revne (diget) bevæger sig dybt under jorden mod kysten. "Magmaen, der stiger fra revnen, når overfladen efter et par dage og fortsætter med at flyde der som lava, som størkner efter noget tid, "Timothy Davis forklarer det efterfølgende forløb af vulkanudbruddet.

Vigtig forudsætning for forudsigelse og fareminimering

For første gang, geofysikeren var i stand til at simulere en sådan snoede magmaudbredelsesvej, der fodrer et udbrud og bestemme de kræfter, der styrer dette. Timothy Davis og Eleonora Rivalta, sammen med deres kolleger i Californien, har således lagt et vigtigt grundlag for forskning i sådanne revner. Og de har taget et afgørende skridt i retning af at forudsige sådanne udbrud og dermed reducere de farer, de udgør.