Een nieuwe benadering voor het analyseren van seismische gegevens onthult diepe verticale zones met lage seismische snelheid in het leidingsysteem dat ten grondslag ligt aan de vulkaan Cleveland in Alaska, een van de meest actieve van de meer dan 70 Aleoeten vulkanen. De bevindingen zijn gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten door Helen Janiszewski, onlangs van Carnegie, nu aan de Universiteit van Hawai'i in Mānoa, en Carnegie's Lara Wagner en Diana Roman.

Boogvulkanen zoals Cleveland vormen zich over plaatgrenzen waar de ene tektonische plaat onder de andere schuift. Ze zijn verbonden met de aardmantel door complexe ondergrondse structuren die de volledige dikte van de aardkorst doorkruisen. Deze structuren zijn complexer dan de grote kamers van gesmolten gesteente die lijken op een tekstboekillustratie van een vulkaan. Liever, ze bestaan ​​uit een dooreengevlochten reeks van vast gesteente en een "papperig" mengsel van gedeeltelijk gesmolten gesteente en vaste kristallen.

Het oplossen van deze ondergrondse architectuur is cruciaal voor het plannen van noodgevallen en het redden van mensenlevens. Maar deze regio's waren moeilijk in beeld te brengen.

Omdat het voor mensen onmogelijk is om de diepten van het binnenste van onze planeet direct te observeren, wetenschappers hebben instrumenten nodig om te visualiseren wat daar beneden gebeurt. traditioneel, een verscheidenheid aan geofysische en geochemische benaderingen worden ingezet om de structuren te bepalen die onder een vulkaan bestaan.

Bijvoorbeeld, de seismische golven die door aardbevingen worden veroorzaakt, kunnen als echografie worden gebruikt om het binnenste van de aarde in kaart te brengen. Maar om dit te laten werken, de golven moeten de ondergrondse structuren bereiken die de wetenschappers willen bestuderen. Hoewel Cleveland frequente gasemissies heeft, explosies, en asafzettingen aan het oppervlak, er is zeer weinig bewijs van seismische activiteit diep onder de vulkaan. Dit maakt het zeer uitdagend om de architectuur van de onderste en middelste korst onder Cleveland in beeld te brengen.

Tot nu, het aantal instrumenten dat nodig was om seismische golven te gebruiken die afkomstig waren van meer verre aardbevingen voor beeldvorming was onbetaalbaar.

In dit werk, Janiszewski demonstreerde een nieuwe techniek die seismische golven gebruikt die afkomstig zijn van verre aardbevingen, maar alleen het deel ervan isoleert dat wordt beïnvloed door de grens tussen de aardmantel en de korst. Hierdoor kon Janiszewski modellen bouwen die de gedeeltelijk gesmolten regio's beter onderscheiden van het omringende vaste gesteente in deze moeilijk bereikbare diepten onder de vulkaan van Cleveland, zonder dat een veel uitgebreider aantal seismische stations aan de oppervlakte nodig was.

"We hebben de diepe ondergrondse structuur van de vulkaan onthuld in nooit eerder geziene details, het gebruik van minder instrumenten in een orde van grootte dan typisch is voor gedetailleerde seismische beeldvorming bij vulkanen, ' zei Janiszewski.

In tegenstelling tot typische seismische beeldvormingsexperimenten waarbij tientallen seismometers worden ingezet, deze studie gebruikte slechts acht. Zes van deze stations werden tussen augustus 2015 en juli 2016 ingezet als onderdeel van het door de NSF gefinancierde Islands of the Four Mountains-experiment. Twee waren permanente Alaska Volcano Observatory-stations.

"De techniek zal het mogelijk maken om structuren onder vulkanen in beeld te brengen waar er maar een paar stations zijn, of waar een gebrek aan diepe aardbevingen in de buurt andere methoden moeilijk maakt, " voegde Janiszewski toe.