Фундаменталне промене онога што знамо о томе како вулкани раде

Недавна открића из ерупције Фаградалсфјалл на Исланду мењају оно што знамо о томе како функционишу вулкани.

Учење нечега што радикално мења начин на који разумемо наш свет не дешава се често. Али за Земљиног научника Метјуа Џексона са Калифорнијског универзитета у Санта Барбари и хиљадама вулканолога широм света, ово откриће се управо догодило.

Док су узорковали магму из вулкана Фаградалсфјалл на Исланду, Џексон и његове колеге открили су много динамичнији процес него што је било ко претпоставио да су научници проучавали вулкане у два века.

„Управо када помислим да смо близу откривања како ови вулкани функционишу, добијамо велико изненађење“, рекао је он.

Налази геонаучника објављени су 14. септембра у часопису темпер натуре.

10000 година месечно

Захваљујући одласку, куги и 780 година плутонског топљења стена, Џексон је био на правом месту и у време да буде сведок рођења Фаградалсфјала, пукотине у низији на југозападу Исланда која се расцепила и избила магма у марту 2021. До тада , сви су били на полуострву Рикјан је спремно за неку врсту вулканске ерупције.

„Рој земљотреса је био интензиван“, рекао је он о око 50.000 земљотреса — магнитуде 4 или више — који су недељама тресли тло и држали већину становништва Исланда на ивици.

Међутим, недостатак сна је био вредан тога, а чудности су се брзо претвориле у магију док је лава прскала и прскала из рупе у земљи у релативно празном Гелдингадалуру. Научници и посетиоци хрле у ово подручје да виде најновији део Земљине коре. Од почетка су били у могућности да се приближе довољно да континуирано узоркују лаву, због спорог тока лаве и олујних ветрова који су одували штетне гасове.

Вулканска ерупција планине Фаградалсфјалл на Исланду.

Предвођени Симундуром Халлдорсоном са Универзитета на Исланду, геолози покушавају да открију „дубину настанка магме у омотачу, колико је било ускладиштено испод површине пре ерупције и шта се дешавало у резервоару пре и током ерупција.“ Оваква питања, иако основна, међутим, она су заправо неки од највећих изазова за оне који проучавају вулкане. То је због непредвидивости ерупција, опасности и екстремних услова, удаљености и неприступачности многих активних места.

„Претпоставка је била да се комора магме полако пуни током времена и да се магма добро меша“, објаснио је Џексон. „Онда се суши током ерупције.“ Као резултат овог добро дефинисаног процеса у два корака, додао је он, они који проучавају вулканске ерупције не очекују да ће видети значајне промене у хемијском саставу магме док она тече из Земље.

„Ово је оно што видимо на планини Колавеа на Хавајима“, рекао је он. „Имаћете ерупцију вулкана која ће трајати годинама и биће суптилних промена током времена.

„Али на Исланду је било више од 1.000 фактора са већим стопама промене кључних хемијских индикатора“, наставио је Џексон. „У року од месец дана, ерупција Фаградалсфјалл показала је више варијација у саставу него што је ерупција Килауеа показала деценијама. Укупан распон хемијских састава узоркованих у овој ерупцији првог месеца обухвата читав распон који је еруптирао на југозападу Исланда у последњих 10.000 година.“

Ноћни поглед на ерупцију вулкана на планини Фаградалсфјалл на Исланду.

Ова асиметрија је узрокована накнадним серијама магме које тече у комору из дубљег омотача, према научницима.

„Замислите лава лампу у свом уму“, рекао је Џексон. „Имате врућу лампу на дну, мехур се загрева и тачка се диже и хлади, а затим тоне. Можемо да замислимо Земљин омотач – од врха језгра до дна тектонских плоча – који делује слично лампа од лаве“. Даље је објаснио да како топлота узрокује да се области плашта подигну и формирају перјанице и да се снажно померају према површини, растопљена стена из ових перја се акумулира у коморама и кристалише, гасови излазе кроз кору, а притисак се повећава све док се магма налази начин да побегне.

Као што је приказано у раду, оно што је избило у првих неколико недеља била је очекивана „потрошена“ врста магме која се акумулиралаг у резервоару, који лежи око 10 миља (16 км) испод површине. Међутим, до априла, докази су показали да се комора пунила дубљим „обогаћеним“ типом који се растворио са другачијим саставом. Добијено из другог региона растућег плаштног перјаница испод Исланда. Ова нова магма има мање модификован хемијски састав, са већим садржајем магнезијума и већим процентом угљен-диоксида. Ово указује да је мање гасова изашло из ове дубоке магме. До маја, магма која је контролисала ток била је најдубљег и најбогатијег типа. Ове брзе и екстремне промене у саставу магме на жаришту које се храни облаком, кажу, „никада раније нису примећене у скоро реалном времену“.

Међутим, Џексон је рекао да ове промене у шминки можда нису тако ретке. Једноставно, шансе за узорковање ерупција у тако раној фази нису неуобичајене. На пример, пре ерупције Фаградалсфјалл 2021. године, најновије ерупције догодиле су се на полуострву Рејкјанес на Исланду пре осам векова. Он сумња да ова нова активност сигнализира почетак новог, вековима старог вулканског циклуса на југозападу Исланда.

„Често немамо евиденцију о раним фазама већине вулканских ерупција јер су оне затрпане токовима лаве у каснијим фазама“, рекао је он. Овај пројекат им је омогућио, према истраживачима, да виде феномен за који се мислило да је могућ, али који није директно виђен.

За научнике, ово откриће представља „велико ограничење“ у томе како правимо моделе вулкана широм света. Међутим, још није јасно колико је овај феномен репрезентативан за друге вулкане, нити какву улогу има у изазивању ерупције. За Џексона, ово је подсетник да Земља још увек има тајне које треба да изгуби.

„Дакле, када изађем да пробам древне токове лаве, или када будем читао или писао радове у будућности, увек ће ми бити на уму: ово можда није цела прича о ерупцији“, рекао је он.

Референца: „Брза трансформација дубоког магматског извора на вулкану Ваградалсвилла, Исланд“ аутора Сомундура А. Халлдорсона, Едварда В. Маршала, Алберта Карачола, Сајмона Метјуза, Енико Бали и Маје Б. . Гудфинсон, Олгеир Сигмарссон, Јохн Мацленнан, Маттхев Г. Јацксон, Мартин Ј. Вхитехоусе, Хеејин Јеон, Куинтен Х. А. ван дер Меер, Геоффреи К. Мибеи, Маарит Х. Каллиокоски, Мариа М. Мелисса Анн Пфеффер, Самуел В. Сцотт, Рицк Киертенсдоттир, Барбара И. Клеин, Цливе Опенхеимер, Алессандро Аиуба, Евгениа Илиинскаиа, Марцело Петтито, Гаетано Гиудице и Андреи Стефанссон, 14. септембар 2022. темпер натуре.
ДОИ: 10.1038 / с41586-022-04981-к