Magmakamers zijn grote lichamen van gesmolten gesteente die zich enkele kilometers onder het aardoppervlak bevinden. Ze zijn moeilijk in realtime te bestuderen vanwege hun enorme afstanden van het aardoppervlak. Geologen onderzoeken de stollingsgesteenten die ontstaan ​​wanneer deze magmakamers afkoelen en uiteindelijk bloot komen te liggen aan het aardoppervlak als gevolg van de krachten van erosie. om de processen te begrijpen die miljoenen jaren eerder in de magmakamers plaatsvonden.

Een nieuwe studie gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten door postdoctoraal onderzoeker, Dr. Willem Kruger van de School of Geosciences aan de Universiteit van de Witwatersrand, en zijn begeleider, Professor Rais Latypov, daagt enkele van de meest algemeen aanvaarde ideeën over de innerlijke werking van magmakamers uit.

Het verhaal begon met Kruger's zorgvuldige onderzoek van een ontsluiting van stollingsgesteente, magnetiet genaamd, in de Rhovan-vanadiummijn in de buurt van Brits, Zuid-Afrika. Deze ontsluiting vindt plaats in het Bushveld-complex - de grootste gelaagde indringing in de aardkorst. Het donkergekleurde magnetiet bevat verschillende insluitsels van een ander gesteentetype, anorthosiet genaamd, dat door zijn lichtere kleur duidelijk contrasteert met het gastheermagnetiet.

"De oorsprong van anorthosite-insluitsels in magnetitieten is lang een mysterie geweest, " zegt Kruger, "echter, we bedachten een methode om eindelijk wat inzicht te geven in dit decennia-oude probleem."

Wanneer een magnetietlaag uit magma kristalliseert, het verbruikt snel het beschikbare chroom dat aanwezig is in de omringende smelt. De kristallen van magnetiet die zich het eerst vormen zijn daarom zeer rijk aan chroom, terwijl het vervolgens vormen van magnetiet relatief arm is aan chroom. Het wordt daarom mogelijk om de groeipatronen van de magnetietlaag waar te nemen door de verdeling van chroom in het gesteente te onderzoeken.

Kruger gebruikte een draagbare röntgenfluorescentiespectrometer om de ontsluiting chemisch in kaart te brengen en de tweedimensionale structuur ervan te bestuderen. "We hebben bewijs gevonden dat de anorthosiet-insluitingen worden gevormd wanneer oververhitte smelt die uit diepere kamers komt, gedeeltelijk smelten en oplossen van een reeds bestaande anorthosietlaag op de vloer van de Bushveld-kamer veroorzaakt. Dit leidt tot een complexe morfologie van de kamerbodem."

Kruger en Latypov stellen voor om naar dit proces te verwijzen als 'magmatische karstificatie' omdat het vergelijkbaar is met karstificatie op het aardoppervlak, waarbij zuur water carbonaatgesteenten zoals kalksteen, het vormen van grotten en andere kenmerken die typerend zijn voor karstlandschappen. Echter, in plaats van zuur water, het eroderende middel is oververhitte smelt.

Deze nieuwe bevindingen over groeipatronen van magnetietlagen in de magmatische karstomgeving stellen ons begrip van de innerlijke werking van magmakamers op de proef. "Afkoeling op magmakamervloeren werd eerder als verwaarloosbaar beschouwd. onze resultaten laten zien dat er voldoende koeling kan plaatsvinden door kamervloeren zodat nieuwe kristallen kunnen kiemen en groeien, " zegt Latypov. "Deze bevindingen kunnen nieuwe inzichten opleveren in hoe magmakamers evolueren om de grote diversiteit aan stollingsgesteenten te produceren die we tegenwoordig in de natuur waarnemen."