Wetenschappers gebruiken de nieuwste 4-D-technologie om het gedrag van lavastromen en de implicaties ervan voor vulkaanuitbarstingen te voorspellen.

De resultaten verklaren waarom sommige lavastromen in slechts een paar uur kilometers kunnen afleggen, terwijl anderen langzamer reizen tijdens een uitbarsting, aandacht voor het gevaar van snel bewegende stromen die vaak het grootste gevaar vormen voor de burgerbevolking in de buurt van vulkanen.

Het onderzoek, die wordt geleid door de Universiteit van Manchester, bestudeert de processen die plaatsvinden tijdens kristallisatie in basaltische magma's met behulp van 4-D synchrotron-röntgenmicrotomografie. Het is de eerste keer dat dit soort 4D-scantechnologie wordt gebruikt om kristallisatie tijdens vulkaanuitbarstingen te onderzoeken en om het gedrag van een natuurlijke lavastroom te simuleren. De studie is gepubliceerd in Natuurwetenschappelijke rapporten .

Het team, onder leiding van prof. Mike Burton, Leerstoel vulkanologie aan de universiteit, gecontroleerde kristallisatie in magma's, een fundamenteel proces dat uitbarstingen veroorzaakt en verschillende soorten vulkanische activiteit controleert. Met behulp van deze nieuwe en nieuwe benadering en technologie kunnen ze, Voor de eerste keer, kijk hoe de kristallen in realtime in 3D groeien, het simuleren van het gedrag van lavastromen zodra een vulkaan is uitgebarsten. Het proces is vergelijkbaar met scènes die onlangs zijn waargenomen in Kilauea op Hawaï.

Prof Burton legt uit:"Tijdens vulkaanuitbarstingen groeien kleine kristallen in magma. Deze kristallen kunnen de manier waarop magma stroomt enorm veranderen. Simpel gezegd, hoe meer kristallen er zijn, hoe langzamer de uitbarsting zal zijn, wat ook de snelheid en afstand die door lavastromen worden afgelegd, vermindert."

"Hoe minder kristallen in de lava aanwezig zijn, betekent dat de uitbarsting zal versnellen, mogelijk krachtiger en verwoestender worden. Ons onderzoek en deze nieuwe benadering openen een geheel nieuwe grens in de studie van vulkanische processen."

Om de snelheid van kristalgroei te bestuderen, zette het team een ​​monster op van een echte uitbarsting in een hogetemperatuurcel, voordat u X-ray CAT-scans uitvoert terwijl u de temperatuur van het magma controleert. Hierdoor kon het team de vorming en groei van kristallen visualiseren, en meet hoe snel ze groeiden.

Met deze methode en technologie kunnen de onderzoekers in één experiment honderden 3D-beelden verzamelen. Deze gegevens worden vervolgens gebruikt in complexe, numerieke modellen om het gedrag van vulkaanuitbarstingen nauwkeuriger te karakteriseren.

Dr. Margherita Polacci, van Manchester's School of Earth and Environmental Sciences, en hoofdauteur van de studie, zei:"Als we het gedrag van lavastromen nauwkeuriger kunnen voorspellen, kunnen we ook relevante veiligheidsinstanties helpen bij het bedenken en ontwikkelen van nieuwe veiligheidsstrategieën en -acties bij het omgaan met uitbarstingen in bevolkte gebieden."

Dit is niet het enige gebruik voor dergelijke technologie in Geowetenschappen. Prof Burton voegde toe:"Er zijn veel meer toepassingen van deze benadering in de materiaalkunde, delfstoffenwinning en andere geologische processen. We zijn erg enthousiast over het vooruitzicht om onze studies uit te breiden tot hoge druk, die we in 2018 in verdere experimenten zullen doen."