Schimbări fundamentale la ceea ce știm despre modul în care funcționează vulcanii

Descoperirile recente din erupțiile Fagradalsfjall din Islanda schimbă ceea ce știm despre modul în care funcționează vulcanii.

A învăța ceva care schimbă radical modul în care înțelegem lumea noastră nu se întâmplă foarte des. Dar pentru omul de știință al Pământului Matthew Jackson de la Universitatea din California, Santa Barbara și pentru mii de vulcanologi din întreaga lume, această descoperire tocmai a avut loc.

În timp ce prelevau probe de magmă de la vulcanul Fagradalsfjall din Islanda, Jackson și colegii săi au descoperit un proces mult mai dinamic decât a presupus oricine în cele două secole oamenii de știință au studiat vulcanii.

„Tocmai când cred că suntem aproape de a ne da seama cum funcționează acești vulcani, avem o mare surpriză”, a spus el.

Descoperirile oamenilor de știință au fost publicate pe 14 septembrie în jurnal temperare natura.

10000 de ani pe lună

Datorită plecării, unei ciumă și a 780 de ani de topire a rocii plutonice, Jackson a fost în locul și timpul potrivit pentru a asista la nașterea Fagradalsfjall, o fisură din zonele joase din sud-vestul Islandei care s-a despărțit și a erupt cu magmă în martie 2021. Până atunci. , toată lumea a fost la Peninsula Rikjan este pregătită pentru un fel de erupție vulcanică.

„Roiul de cutremur a fost intens”, a spus el despre cele aproximativ 50.000 de cutremure – cu o magnitudine de 4 sau mai mare – care au zguduit pământul timp de săptămâni și au ținut pe cea mai mare parte a populației Islandei pe margine.

Cu toate acestea, privarea de somn a meritat, iar ciudățenia s-a transformat rapid în magie, în timp ce lava a țâșnit și a stropit din gaura din pământ în Geldingadalurul relativ gol. Oamenii de știință și vizitatorii deopotrivă se îngrămădesc în zonă pentru a vedea cea mai nouă parte a cum este scoarța terestră. De la început, ei au putut să se apropie suficient de mult pentru a preleva continuu lavă, datorită curgerii lente a lavei și a vântului puternic care a suflat gazele nocive.

Conduși de Simundur Halldorsson de la Universitatea din Islanda, geologii au încercat să afle „adâncimea de origine a magmei din manta, cât de mult a fost stocat sub suprafață înainte de erupție și ce s-a întâmplat în rezervor înainte și în timpul acesteia. erupția”. Întrebări ca acestea, deși de bază, sunt de fapt unele dintre cele mai mari provocări pentru cei care studiază vulcanii. Acest lucru se datorează impredictibilității erupțiilor, pericolului și condițiilor extreme, distanței și inaccesibilității multor site-uri active.

„Presumarea a fost că camera de magmă se umple lent în timp și că magma se amestecă bine”, a explicat Jackson. „Apoi se usucă pe parcursul erupției”. Ca rezultat al acestui proces bine definit, în două etape, a adăugat el, cei care studiază erupțiile vulcanice nu se așteaptă să vadă schimbări semnificative în compoziția chimică a magmei pe măsură ce aceasta curge din Pământ.

„Asta este ceea ce vedem la Muntele Kolawea din Hawaii”, a spus el. „Veți avea o erupție vulcanică care durează ani de zile și vor exista schimbări subtile în timp.

„Dar în Islanda, au existat mai mult de 1.000 de factori cu rate mai mari de schimbare pentru indicatorii chimici cheie”, a continuat Jackson. „În decurs de o lună, erupția Fagradalsfjall a arătat o variație de compoziție mai mare decât a arătat erupția Kīlauea în decenii. Gama totală de compoziții chimice prelevate în această erupție de prima lună se întinde pe întregul interval care a erupt în sud-vestul Islandei în ultimii 10.000 de ani.”

Această asimetrie este cauzată de loturile ulterioare de magmă care curg în cameră din adâncul mantalei, potrivit oamenilor de știință.

„Imaginați-vă o lampă de lavă în mintea voastră”, a spus Jackson. „Ai o lampă fierbinte în partea de jos, o bulă se încălzește și punctul se ridică și se răcește și apoi se scufundă. Ne putem gândi la mantaua Pământului – de la vârful miezului până la partea de jos a plăcilor tectonice – funcționând la fel ca o lampă cu lavă.” El a continuat explicând că, pe măsură ce căldura face ca regiunile mantalei să se ridice și să formeze penaj și să se deplaseze cu forță în sus, spre suprafață, roca topită din aceste penuri se acumulează în camere și se cristalizează, gazele ies prin crustă și presiunea se acumulează până când magma găsește o cale de a scăpa.

După cum se arată în lucrare, ceea ce a erupt în primele câteva săptămâni a fost tipul așteptat de magmă „cheltuit” care se acumulag în rezervor, care se află la aproximativ 10 mile (16 km) sub suprafață. Cu toate acestea, până în aprilie, dovezile au arătat că camera era reîncărcată cu un tip „îmbogățit” mai profund, care s-a dizolvat cu o compoziție diferită. Obținut dintr-o regiune diferită a penei mantalei în creștere sub Islanda. Această nouă magmă are o compoziție chimică mai puțin modificată, cu un conținut mai mare de magneziu și un procent mai mare de dioxid de carbon. Acest lucru indică faptul că mai puține gaze au scăpat din această magmă profundă. Până în luna mai, magma care controla fluxul era de tipul cel mai profund și mai bogat. Aceste schimbări rapide și extreme în compoziția magmei într-un punct fierbinte de hrănire a penelor nu au fost, spun ei, „nu au fost niciodată observate înainte în timp aproape real”.

Cu toate acestea, Jackson a spus că aceste schimbări în machiaj ar putea să nu fie atât de rare. Doar că șansele de a preleva probe de erupții într-un stadiu atât de timpuriu nu sunt neobișnuite. De exemplu, înainte de erupția Fagradalsfjall din 2021, cele mai recente erupții au avut loc pe Peninsula Reykjanes din Islanda în urmă cu opt secole. El bănuiește că această nouă activitate semnalează începutul unui nou ciclu vulcanic vechi de secole în sud-vestul Islandei.

„Adesea nu avem o înregistrare a etapelor incipiente ale majorității erupțiilor vulcanice, deoarece acestea sunt îngropate de fluxurile de lavă din faza ulterioară”, a spus el. Acest proiect le-a permis, potrivit cercetătorilor, să vadă un fenomen despre care se credea că este posibil, dar care nu a fost văzut direct.

Pentru oamenii de știință, această descoperire reprezintă o „limitare majoră” în modul în care construim modele de vulcani din întreaga lume. Cu toate acestea, nu este încă clar cât de reprezentativ este acest fenomen pentru alți vulcani și nici ce rol joacă acesta în provocarea unei erupții. Pentru Jackson, acesta este un memento că Pământul mai are secrete de pierdut.

„Așa că, atunci când ies să eșantionez fluxurile de lavă antice, sau când voi citi sau scriu lucrări în viitor, va fi mereu în minte: aceasta poate să nu fie întreaga poveste a erupției”, a spus el.

Referință: „Transformarea rapidă a unei surse magmatice profunde la vulcanul Vagradalsvilla, Islanda” de Somundur A. Halldorsson, Edward W. Marshall, Alberto Carracciolo, Simon Matthews, Eniko Bali și Maja B. . Guðfinnsson, Olgeir Sigmarsson, John Maclennan, Matthew G. Jackson, Martin J. Whitehouse, Heejin Jeon, Quinten H. A. van der Meer, Geoffrey K. Mibei, Maarit H. Kalliokoski, Maria M. Melissa Ann Pfeffer, Samuel W. Scott, Ricky Kiertensdottir , Barbara I. Klein, Clive Oppenheimer, Alessandro Ayuba, Evgenia Ilyinskaya, Marcelo Pettito, Gaetano Giudice și Andrei Stefansson, 14 septembrie 2022, temperare natura.
DOI: 10.1038 / s41586-022-04981-x