Een nieuwe studie door geowetenschappers van de Universiteit van Liverpool heeft de temperatuur geïdentificeerd waarbij koelmagma barst om geometrische kolommen te vormen, zoals die gevonden bij de Giant's Causeway in Noord-Ierland en Devils Postpile in de VS.

Geometrische kolommen komen voor in veel soorten vulkanisch gesteente en vormen zich naarmate het gesteente afkoelt en samentrekt, wat resulteert in een regelmatige reeks veelhoekige prisma's of kolommen.

Zuilvormige verbindingen behoren tot de meest verbazingwekkende geologische kenmerken op aarde en in veel gebieden, inclusief de Giant's Causeway, ze hebben mythologieën en legendes geïnspireerd.

Een van de meest blijvende en intrigerende vragen waarmee geologen worden geconfronteerd, is de temperatuur waarbij koelmagma deze kolomvormige verbindingen vormt.

Geowetenschappers in Liverpool hebben een onderzoek uitgevoerd om erachter te komen hoe heet de rotsen waren toen ze openbarsten en deze spectaculaire stapstenen vormden.

In een paper gepubliceerd in Natuurcommunicatie , onderzoekers en studenten van de School of Environmental Sciences van de universiteit hebben een nieuw type experiment ontworpen om te laten zien hoe magma afkoelt, het trekt samen en stapelt stress op, totdat het barst. De studie werd uitgevoerd op basaltkolommen van de Eyjafjallajökull-vulkaan, IJsland.

Ze ontwierpen een nieuw apparaat om lava af te koelen, gegrepen in een pers, samentrekken en barsten om een ​​kolom te vormen. Deze nieuwe experimenten toonden aan dat de rotsen breken wanneer ze ongeveer 90 tot 140 ° C afkoelen onder de temperatuur waarbij magma kristalliseert tot een rots, wat ongeveer 980?C is voor basalt.

Dit betekent dat zuilvormige verbindingen blootliggen in basaltgesteenten, zoals waargenomen bij onder andere de Giant's Causeway en Devils Postpile (VS), werden gevormd rond 840-890 ?C.

Yan Lavallée, Liverpool Professor of Volcanology die het onderzoek leidde, zei:"De temperatuur waarbij magma afkoelt om deze zuilvormige verbindingen te vormen, is een vraag die de wereld van de geologie al heel lang fascineert. We wilden weten of de temperatuur van de lava die de breuken veroorzaakt, heet was, warm of koud.

"Ik heb meer dan tien jaar nagedacht over hoe ik deze vraag moet beantwoorden en hoe ik het juiste experiment moet opzetten om het antwoord op deze vraag te vinden. Nu, met deze studie, we hebben ontdekt dat het antwoord hot is, maar nadat het gestold was."

Dr. Anthony Lamur, voor wie dit werk deel uitmaakte van zijn promotieonderzoek, toegevoegd:"Deze experimenten waren technisch zeer uitdagend, maar ze demonstreren duidelijk de kracht en het belang van thermische samentrekking op de evolutie van koelgesteenten en de ontwikkeling van breuken".

Dokter Jackie Kendrick, een postdoctoraal onderzoeker in de Liverpool-groep zei:"Weten op welk punt het afkoelen van magmafracturen van cruciaal belang is, naast dat het leidt tot de incisie van dit verbluffende geometrische kenmerk, initieert het de vloeistofcirculatie in het fractuurnetwerk. Vloeistofstroom regelt de warmteoverdracht in vulkanische systemen, die kunnen worden gebruikt voor de productie van geothermische energie. Dus de bevindingen hebben geweldige toepassingen voor zowel vulkanologie als geothermisch onderzoek."

Begrijpen hoe afkoelend magma en gesteente samentrekken en breken, is essentieel om de stabiliteit van vulkanische constructies te begrijpen en hoe warmte wordt overgedragen in de aarde.

Professor Lavallée voegde toe:"De bevindingen werpen licht op de raadselachtige waarnemingen van koelvloeistofverlies door IJslandse ingenieurs terwijl ze in hete vulkanische rotsen van meer dan 800 ° C boorden; het verlies van koelvloeistof in deze omgeving werd niet verwacht, maar onze studie suggereert dat substantiële samentrekking van dergelijke hete rotsen brede breuken zou hebben geopend die de koelslurry uit het boorgat afvoerden.

"Nu we dit weten, we kunnen onze boorstrategie herzien en onze zoektocht naar de nieuwe ontwikkeling van magma-energiebronnen voortzetten."