Onderzoek uitgevoerd door een Ph.D. student aan de Wits School of Geosciences onthult dat basaltische magmakamers zich kunnen ontwikkelen als grote lichamen van kristalvrije smelten in de aardkorst. Deze studie daagt een recent opgekomen paradigma uit dat magmakamers enorme massa's kristalrijke brij zijn - met andere woorden, kristallen met slechts een zeer kleine hoeveelheid smelt.

Pogingen om de processen te begrijpen die plaatsvinden in magmakamers in de aardkorst van onze planeet zijn ongelooflijk uitdagend omdat ze verborgen zijn voor directe waarnemingen. Geologen moeten een indirecte benadering volgen om deze kenmerken te bestuderen, zoals het onderzoeken van hun oude gefossiliseerde overblijfselen die na miljoenen jaren van erosie op het aardoppervlak zijn blootgelegd.

De staat van magma in een kamer onderzoeken is erg veeleisend, omdat het de studie vereist van het contact tussen de kristalliserende randen van magmalichamen (ook wel stollingsfronten genoemd) en hun vloeibare interieurs.

Moeilijkheden bij het begrijpen van het gedrag van stollingsfronten kunnen gelukkig worden overwonnen door een bijzonder fascinerend gesteentetype te bestuderen, massieve magnetiet genoemd, van het Bushveld Complex in Zuid-Afrika.

"Magnetitite bevat chroom dat een uiterst gevoelige indicator is van processen in de magmakamer en kan worden gebruikt om stollingsfronten tot in het uiterste detail te bestuderen, " zegt Willem Kruger, een doctoraat student die het onderzoek heeft uitgevoerd.

"Door de verdeling van chroom in magnetiet in het veld in kaart te brengen, kunnen we de tweedimensionale voortplantingspatronen van stollingsfronten observeren op een schaal die nog nooit eerder is gedaan."

Kruger en zijn Ph.D. leidinggevende, Professor Rais Latypov, ontdekte dat alle geëvolueerde vloeistof effectief wordt verwijderd van het stollingsfront van magnetiet terwijl het zich voortplant naar het binnenste van de kamer. "Dit komt door de uiterst effectieve samenstellingsconvectie die optreedt tijdens de kristallisatie van magnetiet. Het proces resulteert erin dat het stollingsfront zich voortplant als een bijna volledig vast oppervlak." zegt Latypov.

Dit onderzoek toont aan dat een dergelijke krachtige samenstellingsconvectie de vorming van kristalrijke brij in basaltische magmakamers kan remmen.

Er zijn veel redenen om aan te nemen dat dit proces niet uniek is voor magnetietlagen van het Bushveld-complex, maar waarschijnlijk ook in andere gesteenten zal werken, bijvoorbeeld, in de economisch belangrijke chromietlagen van het Bushveld.

"Onze resultaten pleiten dus voor het bestaan ​​van grote, door vloeistof gedomineerde magmakamers verborgen in de aardkorst, ' zegt Kruger.