Een nieuwe studie onthult waarom de magmakamers die terugkerende en vaak explosieve vulkaanuitbarstingen voeden, de neiging hebben zich in een zeer smal dieptebereik binnen de aardkorst te bevinden. De bevindingen, gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen , zou wetenschappers kunnen helpen om vulkanische processen over de hele wereld beter te begrijpen.

Het onderzoek maakt gebruik van computermodellen die de fysica vastleggen van hoe magmakamers, reservoirs in de korst die gedeeltelijk gesmolten gesteente bevatten, evolueren in de tijd. De modellen toonden aan dat twee factoren:het vermogen van waterdamp om uit het magma te borrelen, en het vermogen van de korst om uit te zetten om kamergroei op te vangen - zijn de belangrijkste factoren die de diepte van magmakamers beperken, die over het algemeen tussen de zes en tien kilometer diep worden gevonden.

"We weten uit waarnemingen dat er een goede plek lijkt te zijn in termen van diepte voor magmakamers die herhaaldelijk uitbarsten, " zei Christian Huber, een geoloog aan de Brown University en de hoofdauteur van de studie. "Waarom die sweet spot bestaat, is lange tijd een open vraag geweest, en dit is de eerste studie die de processen verklaart die het beheersen."

Diepten van zes tot tien kilometer komen over het algemeen overeen met een druk van ongeveer 1,5 kilobar aan de ondiepe kant en 2,5 kilobar aan de diepe kant. De modellen toonden aan dat bij drukken van minder dan 1,5 kilobar, water gevangen in het magma vormt gemakkelijk bellen, wat leidt tot gewelddadige vulkanische explosies die meer magma uit een kamer blazen dan kan worden vervangen. Deze kamers houden snel op te bestaan. Bij drukken van meer dan 2,5 kilobar, warme temperaturen diep in de aarde maken de rotsen rond de magmakamer zacht en buigzaam, waardoor de kamer comfortabel kan groeien zonder naar de oppervlakte te barsten. Deze systemen koelen en stollen na verloop van tijd zonder ooit uit te barsten.

"Tussen 1,5 en 2,5, de systemen zijn blij, Huber zei. "Ze kunnen uitbarsten, opladen en doorgaan."

De sleutel tot de modellen, Huber zei, is dat ze de dynamiek van zowel de gastheerkorst als van het magma in de kamer zelf vastleggen. Het vermogen van een diepe magmakamer om te groeien zonder uitbarsting was redelijk goed begrepen, maar de limiet die waterdamp uitoefent op ondiepe magmakamers was niet gewaardeerd.

"Er was geen goede verklaring waarom deze bewoonbare zone zou moeten eindigen op 1,5 kilobar, Huber zei. "We laten zien dat het gedrag van het gas echt belangrijk is. Het zorgt er simpelweg voor dat er meer massa uitbarst dan kan worden opgeladen."

Huber zegt dat de bevindingen nuttig zullen zijn bij het begrijpen van het wereldwijde magmabudget.

"De verhouding tussen magma dat in de korst blijft en hoeveel er naar de oppervlakte wordt uitgebarsten, is een enorme vraag, Huber zei. "Magma levert CO2 en andere gassen aan de atmosfeer, die het klimaat beïnvloedt. Dus het is belangrijk om een ​​gids te hebben om te begrijpen wat eruit komt en wat erin blijft."