Onderzoekers van de University of Alaska Fairbanks hebben ontdekt dat vulkanen een unieke manier hebben om met druk om te gaan - via kristallen.

Volgens een nieuwe studie gepubliceerd in de Tijdschrift voor geologie , een netwerk van microscopisch kleine kristallen kan de interne druk van opkomend magma verminderen en de explosiviteit van uitbarstingen verminderen.

In het oprijzende gesmolten gesteente kunnen zich in slechts 18 minuten kristallen vormen. Als het magma meer dan 20 procent kristallen wordt, ze kunnen fungeren als vangrails die gas naar mogelijke scheuren in de vulkaan of naar de opening aan het aardoppervlak leiden.

"Het probleem is wanneer het gas er niet uit kan, " zei Amanda Lindoo, hoofdauteur en promovendus UAF geowetenschappen. "Dat veroorzaakt een drukopbouw die kan leiden tot de zeer explosieve uitbarstingen die aspluimen afschieten. De kristallen kunnen dat verlichten."

Co-auteur Jessica Larsen, een vulkanoloog bij het UAF Geophysical Institute, zei dat de bevindingen de heersende veronderstelling uitdagen dat de hoeveelheid silica in magma de belangrijkste oorzaak is van gasontsnapping.

De gebruikelijke vuistregel, ze zei, is dat magma's met veel silica langzaam bewegen, waardoor gas moeilijk kan ontsnappen. Hoewel wetenschappers weten dat deze magma's de neiging hebben om minder kristallen te vormen, ze zei dat er niet veel onderzoek is gedaan naar de rol van het kristal bij uitbarstingen.

Vulkanen op de Aleoeten, de Cascade Range en Midden-Amerika wekten Larsens nieuwsgierigheid. Sommige vulkanen in die regio's hebben magma dat constant veel silica bevat, terwijl anderen laag-silica magma hebben.

"Als je de vuistregel volgt, dan zouden de vulkanen met laag-silica magma geen gevaarlijk mogen produceren, explosieve uitbarstingen, ' zei ze. 'En toch doen ze dat. We wilden weten wat de slinger zwaaide, omdat het belangrijk is om de gevaren van uitbarstingen te begrijpen."

Om de kristallen te bestuderen, Lindoo werkte met Larsen in het Experimental Petrology Lab van het Geophysical Institute, die een oven heeft die vulkanische rotsen tot 2 kan oververhitten, 400 F en smelt ze terug in gesmolten lava. Het heeft ook drukpompen, drukleidingen en kleppen.

Lindoo creëerde magma van eruptieve materialen van de Aleoeten. Ze oefende extreme druk uit op het magma om de druk in de aarde te simuleren, maar verminderde vervolgens de druk om de manier waarop laag-silica magma opkomt na te bootsen.

Toen het magma "opsteeg, " opgelost water vormde gasbellen - net zoals bellen worden gevormd bij het openen van een fles frisdrank onder druk. Kristallen groeiden ook in het gesmolten deel. Lindoo vergeleek vervolgens laboratoriummonsters met die van vulkanische explosies en vond patronen van kristalnetwerken die gas kanaliseren waar kristalvorming hoog was.

Larsen zei temperatuur, de hoeveelheid water in het magma en de snelheid van de stijging van het magma spelen allemaal een rol bij de kristalvorming.

"We begrijpen al een tijdje hoe kristallen worden gevormd, "zei Larsen. "Maar we wisten niet hoe diep de kristallen de gasontsnapping beïnvloedden."

Larsen zei dat ze het onderzoek zal voortzetten, maar de volgende fase zal kijken naar hoe de verschillende groottes en vormen van kristallen de gasontsnapping beïnvloeden.