Вулканы питаются не расплавленной магмой, образовавшейся в больших камерах, считает новое исследование, опровергающее классические представления об извержениях вулканов.
Вместо этого исследование предполагает, что вулканы питаются так называемыми «кашицеобразными резервуарами» - областями, состоящими в основном из твердых кристаллов с магмой в небольших промежутках между кристаллами.
Наше понимание вулканических процессов, в том числе тех, которые приводят к крупнейшим извержениям, основано на том, что магма хранится в заполненных жидкостью «магматических» камерах - больших подземных пещерах, заполненных жидкой магмой. Однако они никогда не наблюдались.
Новое исследование, проведенное исследователями из Имперского колледжа Лондона и Бристольского университета и опубликованное сегодня в журнале Nature, предполагает, что фундаментальное предположение о магматическом очаге нуждается в переосмыслении.
Ведущий автор, профессор Мэтью Джексон из Департамента наук о Земле и инженерии Imperial, сказал: «Теперь нам нужно еще раз взглянуть на то, как и почему происходят извержения из резервуаров месива. Мы можем применить наши результаты для понимания вулканических извержений. с последствиями для общественной безопасности, а также для понимания формирования месторождений металлических руд, связанных с вулканическими системами».
Для извержения вулканам нужен источник магмы - расплавленная жидкая порода, содержащая относительно небольшое количество твердых кристаллов. Традиционно считалось, что эта магма образовалась и хранилась в большой подземной пещере, называемой магматической камерой.
Недавние исследования химии магмы поставили под сомнение эту точку зрения, что привело к предложению модели кашеобразного резервуара, где меньшие скопления магмы располагаются в небольших промежутках между твердыми кристаллами. Однако модель кашеобразного резервуара не могла объяснить, как магмы, содержащие относительно небольшое количество кристаллов, возникают и доставляются к вулканам, чтобы они извергались на поверхность.
Теперь, с помощью сложного моделирования резервуаров с кашами, исследовательская группа нашла решение. В сценарии с кашеобразным резервуаром магма менее плотна, чем кристаллы, заставляя ее подниматься вверх через промежутки между ними.
По мере подъема магма вступает в реакцию с кристаллами, плавя их и приводя к локальным областям, содержащим магму с относительно небольшим количеством кристаллов. Именно эти недолговечные области повышенной магмы могут привести к извержениям.
Соавтор, профессор Стивен Спаркс из Школы наук о Земле Бристольского университета, сказал: «Главная загадка вулканов заключается в том, что они, как считалось, находятся под большими очагами расплавленной породы. Однако такие магматические очаги, было очень трудно найти.
Новая идея, разработанная геологами из Империала и Бристоля, заключается в том, что расплавленная порода формируется внутри преимущественно кристаллических горячих пород, проводя большую часть своего времени в небольших порах в скале, а не в больших магматических камерах. Однако расплав горных пород медленно выдавливается, образуя лужи расплава, которые затем могут извергаться или образовывать эфемерные магматические очаги».
Помимо инициации извержений, новая модель резервуара месива может помочь объяснить другие явления в вулканических системах, такие как эволюция химического состава магмы и насколько более старые кристаллы могут извергаться в более молодых магмах.