Seneste resultater fra Islands Fagradalsfjall-udbrud ændrer, hvad vi ved om, hvordan vulkaner fungerer

Det er ikke hver dag, vi lærer noget, der fundamentalt ændrer, hvordan vi forstår vores verden. Men for UC Santa Barbara Earth-forskeren Matthew Jackson og de tusindvis af vulkanologer over hele kloden, er en sådan åbenbaring sket.

Mens de prøvede magma fra vulkanen Fagradalsfjall på Island, afslørede Jackson og hans samarbejdspartnere en proces, der var langt mere dynamisk, end nogen havde antaget i de to århundreder, videnskabsmænd har studeret vulkaner.

"Lige når jeg tror, ​​vi er kommet tæt på at finde ud af, hvordan disse vulkaner fungerer, får vi en stor overraskelse," sagde han.

Geologernes fund er publiceret i tidsskriftet Nature .

10.000 år på en måned

Det tog et sabbatår, en pandemi og 780 års smeltende underjordisk klippe at placere Jackson på det rigtige sted og tidspunkt for at være vidne til fødslen af ​​Fagradalsfjall, en sprække i lavlandet i det sydvestlige Island, der delte sig og eksploderede med magma i marts 2021. tid, sagde han, var alle på Reykjanes-halvøen klar til en form for udbrud.

"Jordskælvsværmen var intens," sagde han om de omkring 50.000 storme – omkring 4 og højere – der rystede jorden i ugevis og holdt det meste af Islands befolkning på kanten.

Men søvnmangel var det værd, og surhed blev til fascination, da lava boblede op og sprøjtede fra hullet i jorden i den relativt tomme Geldingadalur-region. Både videnskabsmænd og besøgende strømmede til området for at se den nyeste del af jordskorpen dannes. De var i stand til at komme tæt nok på til at prøve lavaen kontinuerligt fra starten, takket være vinde, der blæste de skadelige gasser væk, og lavaens langsomme strømning.

Det geologerne, ledet af Sæmundur Halldórsson ved Islands Universitet, forsøgte at finde ud af, var "hvor dybt i kappen magmaen opstod, hvor langt under overfladen den var lagret før udbruddet og hvad der skete i reservoiret både før og under udbruddet." Spørgsmål som disse er, selvom de er fundamentale, faktisk nogle af de største udfordringer for dem, der studerer vulkaner, på grund af udbruddenes uforudsigelighed, faren og ekstreme forhold, og mange aktive steders afsides beliggenhed og utilgængelighed.

"Antagelsen var, at et magmakammer fyldes langsomt op over tid, og magmaet bliver godt blandet," forklarede Jackson. "Og så dræner det i løbet af udbruddet." Som et resultat af denne veldefinerede to-trins proces, tilføjede han, forventer de, der studerer vulkanudbrud, ikke at se væsentlige ændringer i den kemiske sammensætning af magmaen, når den strømmer ud af jorden.

"Dette er, hvad vi ser ved Mount Kilauea på Hawaii," sagde han. "Du vil have udbrud, der varer i årevis, og der vil være mindre ændringer over tid.

"Men i Island var der mere end en faktor 1.000 højere ændringer for vigtige kemiske indikatorer," fortsatte Jackson. "På en måned viste Fagradalsfjall-udbruddet mere sammensætningsvariabilitet end Kilauea-udbruddene viste i årtier. Det samlede udvalg af kemiske sammensætninger, der blev udtaget ved dette udbrud i løbet af den første måned, spænder over hele området, der nogensinde har været i udbrud i det sydvestlige Island. i de sidste 10.000 år."

Ifølge forskerne er denne variation et resultat af efterfølgende partier af magma, der strømmer ind i kammeret fra dybere nede i kappen.

"Forestil dig en lavalampe i dit sind," sagde Jackson. "Du har en varm pære i bunden, den varmer en klat op, og klatten rejser sig, afkøles og synker derefter. Vi kan tænke på Jordens kappe - fra toppen af ​​kernen til under de tektoniske plader - der fungerer meget som en lava lampe." Da varmen får områder af kappen til at stige, og faner dannes og bevæger sig flydende opad mod overfladen, forklarede han, ophobes smeltet sten fra disse faner i kamre og krystalliserer, gasser undslipper gennem skorpen, og trykket bygges op, indtil magmaen finder en vej. at undslippe.

I de første par uger, som beskrevet i avisen, var det, der brød ud, den forventede "udtømte" magmatype, der havde samlet sig i reservoiret, der var placeret omkring 10 miles (16 km) under overfladen. Men i april viste beviser, at kammeret blev genopladet af dybere, "berigede" type smelter med en anden sammensætning, som stammede fra en anden region af den opvoksende kappefane under Island. Denne nye magma havde en mindre modificeret kemisk sammensætning med et højere magnesiumindhold og en højere andel af kuldioxidgas, hvilket indikerer, at færre gasser fra denne dybere magma var undsluppet. I maj var magmaen, der dominerede strømmen, den dybere, berigede type. Disse hurtige, ekstreme ændringer i magmasammensætningen ved et hotspot, der er fodret med faner, siger de, "er aldrig før blevet observeret i nær realtid."

Disse ændringer i sammensætningen er måske ikke så sjældne, sagde Jackson; det er bare, at muligheder for at prøve udbrud på et så tidligt tidspunkt ikke er almindelige. For eksempel, før Fagradalsfjall-udbruddet i 2021, fandt de seneste udbrud på Islands Reykjanes-halvø sted for otte århundreder siden. Han formoder, at denne nye aktivitet signalerer starten på en ny, muligvis århundreder lang vulkansk cyklus i det sydvestlige Island.

"Vi har ofte ikke en registrering af de første stadier af de fleste udbrud, fordi disse bliver begravet af lavastrømme fra de senere stadier," sagde han. Dette projekt, ifølge forskerne, gav dem mulighed for for første gang at se et fænomen, som man troede var muligt, men som aldrig var blevet set direkte.

For forskerne præsenterer dette resultat en "nøglebegrænsning" i, hvordan modeller af vulkaner rundt om i verden vil blive bygget, selvom det endnu ikke er klart, hvor repræsentativt dette fænomen er for andre vulkaner, eller hvilken rolle det spiller i at udløse et udbrud. For Jackson er det en påmindelse om, at Jorden stadig har hemmeligheder at give efter.

"Så når jeg går ud for at prøve en gammel lavastrøm, eller når jeg læser eller skriver papirer i fremtiden," sagde han, "vil det altid være i mit sind:Dette er måske ikke hele historien om udbruddet." + Udforsk yderligere

Islands vulkanudbrud åbner et sjældent vindue ind til Jorden under vores fødder