Vulkanologen krijgen een nieuw begrip van wat er gaande is in het magmareservoir dat onder een actieve vulkaan ligt en ze vinden een koudere, vastere plek dan eerder werd gedacht, volgens nieuw onderzoek gepubliceerd op 16 juni in het tijdschrift Wetenschap . Het is een nieuwe kijk op hoe vulkanen werken, en kan uiteindelijk vulkanologen helpen een beter idee te krijgen van wanneer een vulkaan het meeste risico vormt.

"Ons concept van hoe een magmareservoir eruitziet, moet veranderen, " zei Kari Kuiper, hoogleraar aard- en natuurwetenschappen aan de Universiteit van Californië, Davis en de corresponderende auteur op het papier.

Het is moeilijk om magma rechtstreeks te bestuderen. Zelfs op vulkanische plaatsen, het ligt mijlen onder het aardoppervlak en terwijl geologen af ​​en toe per ongeluk of ontwerp in magma hebben geboord, hitte en druk vernietigen elk instrument dat je erin zou kunnen stoppen.

In plaats daarvan, Cooper en haar collega's verzamelden zirkoonkristallen uit puin dat ongeveer 700 jaar geleden door een uitbarsting rond de berg Tarawera in Nieuw-Zeeland was afgezet. Die uitbarsting, ongeveer vijf keer zo groot als Mount St. Helens in 1980, bracht lava naar de oppervlakte die in het reservoir had gezeten, blootgesteld aan zijn temperatuur en chemie. Eenmaal aan de oppervlakte, dat record van het verleden was op zijn plaats bevroren.

De kristallen zijn als een "zwarte doos" vluchtrecorder voor het bestuderen van vulkaanuitbarstingen, zei Kuiper. "In plaats van te proberen het wrak samen te voegen, de kristallen kunnen ons vertellen wat er aan de hand was terwijl ze onder het oppervlak waren, inclusief de aanloop naar een uitbarsting."

Door sporenelementen in zeven zirkoonkristallen te bestuderen, ze konden bepalen wanneer de kristallen voor het eerst werden gevormd en hoe lang ze tijdens hun leven in het magmareservoir werden blootgesteld aan hoge hitte (meer dan 700 graden Celsius). De kristallen geven informatie over de toestand van het deel van het magmareservoir waarin ze zich bevonden.

De onderzoekers ontdekten dat op één na alle van de zeven kristallen minstens tienduizenden jaren oud waren, maar had slechts een klein percentage (minder dan ongeveer vier procent) blootgesteld aan gesmolten magma.

Een sneeuwkegel, geen gesmolten meer

Het beeld dat ontstaat, Kuiper zei, is minder een ziedende massa gesmolten gesteente dan iets als een sneeuwkegel:meestal vast en kristallijn, waar een beetje vloeistof doorheen sijpelt.

Om een ​​uitbarsting te creëren, een bepaalde hoeveelheid van die vaste stof, kristallijn magma moet smelten en mobiliseren, mogelijk door interactie met hetere vloeistof die elders in het reservoir is opgeslagen. Het pre-uitbarstingsmagma haalt waarschijnlijk materiaal uit verschillende delen van het reservoir, en het gebeurt heel snel in geologische tijd - over decennia tot eeuwen. Dat houdt in dat het mogelijk is om vulkanen te identificeren met het grootste risico op uitbarsting door te zoeken naar die waar het magma het meest mobiel is.

interessant, alle bestudeerde kristallen waren ongesmolten gebleven in het magmareservoir van de berg Tarawera door een gigantische uitbarsting die ongeveer 25 plaatsvond, 000 jaar geleden, voordat het werd uitgeblazen in de kleinere uitbarsting 700 jaar geleden. Dat toont aan dat magmamobilisatie een complex proces moet zijn.

"Om vulkaanuitbarstingen te begrijpen, we moeten signalen kunnen ontcijferen die de vulkaan ons geeft voordat hij uitbarst, " zegt Jennifer Wade, een programmadirecteur in de afdeling Aardwetenschappen van de National Science Foundation, die het onderzoek financierde. "Deze studie maakt een back-up van de klok tot de tijd vóór een uitbarsting, en gebruikt signalen in kristallen om te begrijpen wanneer magma van opgeslagen wordt naar gemobiliseerd voor een uitbarsting."