Naujausi atradimai iš Fagradalsfjall išsiveržimų Islandijoje keičia tai, ką mes žinome apie ugnikalnių veikimą.

Mokymasis to, kas radikaliai pakeičia mūsų pasaulio supratimą, nutinka retai. Tačiau Žemės mokslininkui Matthew Jacksonui iš Kalifornijos universiteto Santa Barbaroje ir tūkstančiams vulkanologų visame pasaulyje šis atradimas ką tik įvyko.

Mėgindami magmą iš Fagradalsfjall ugnikalnio Islandijoje, Jacksonas ir jo kolegos atrado daug dinamiškesnį procesą, nei kas nors per du šimtmečius manė, kad mokslininkai tyrinėjo ugnikalnius.

„Tik tada, kai pagalvoju, kad artėjame prie to, kad išsiaiškintume, kaip veikia šie ugnikalniai, sulaukiame didelės staigmenos“, – sakė jis.

Geomokslininkų išvados žurnale buvo paskelbtos rugsėjo 14 d santūrus pobūdis.

10000 metų per mėnesį

Dėl pasitraukimo, maro ir 780 plutoninių uolienų tirpimo metų Džeksonas buvo tinkamoje vietoje ir laiku, kad pamatytų Fagradalsfjall – plyšį pietvakarių Islandijos žemumose, kuris suskilo ir išsiveržė magma 2021 m. kovą. , visi buvo Rikjan pusiasalis yra pasirengęs kažkokiam ugnikalnio išsiveržimui.

„Žemės drebėjimų spiečius buvo intensyvus“, – sakė jis apie maždaug 50 000 žemės drebėjimų – 4 ar daugiau balų –, kurie kelias savaites drebino žemę ir išlaikė didžiąją dalį Islandijos gyventojų.

Tačiau miego trūkumas buvo to vertas, o keistumai greitai virto magija, nes iš skylės žemėje, palyginti tuščiame Geldingadalure, trykšte ir ištaškė lava. Mokslininkai ir lankytojai plūsta į vietovę norėdami pamatyti naujausią Žemės plutos dalį. Nuo pat pradžių jie sugebėjo priartėti pakankamai arti, kad nuolat imtų lavos mėginius dėl lėto lavos tekėjimo ir audringų vėjų, kurie išpūtė kenksmingas dujas.

Fagradalsfjall kalno ugnikalnio išsiveržimas Islandijoje.

Simunduro Halldorssono iš Islandijos universiteto vadovaujami geologai bandė išsiaiškinti „magmos atsiradimo gylį mantijoje, kiek jos buvo saugomos po paviršiumi prieš išsiveržimą ir kas dėjosi rezervuare prieš išsiveržimą ir jo metu. Tokie klausimai, nors ir pagrindiniai, tačiau iš tikrųjų jie yra vieni didžiausių iššūkių tiems, kurie tyrinėja ugnikalnius. Taip yra dėl išsiveržimų nenuspėjamumo, pavojaus ir ekstremalių sąlygų, daugelio aktyvių vietų atokumo ir neprieinamumo.

„Daryta prielaida, kad laikui bėgant magmos kamera prisipildo lėtai ir kad magma gerai susimaišo“, – paaiškino Jacksonas. „Tada išsiveržimo metu jis išdžiūsta.” Jis pridūrė, kad dėl šio aiškiai apibrėžto dviejų etapų proceso tie, kurie tyrinėja ugnikalnių išsiveržimus, nesitiki, kad magmos cheminė sudėtis pasikeis, kai ji išteka iš Žemės.

„Tai yra tai, ką matome Kolawea kalne Havajuose“, – sakė jis. „Jūs turėsite ugnikalnio išsiveržimą, kuris tęsis daugelį metų, o laikui bėgant bus subtilių pokyčių.

„Tačiau Islandijoje buvo daugiau nei 1000 veiksnių, kurių pagrindiniai cheminių rodiklių kitimo tempai buvo didesni“, – tęsė Jacksonas. „Per mėnesį Fagradalsfjall išsiveržimas parodė didesnę kompozicijos dispersiją, nei Kīlauea išsiveržimas parodė per dešimtmečius. Bendras cheminių sudėties mėginių diapazonas, paimtas per šį pirmąjį išsiveržimo mėnesį, apima visą diapazoną, kuris išsiveržė pietvakarių Islandijoje per pastaruosius 10 000 metų.”

Naktinis vaizdas į ugnikalnio išsiveržimą Fagradalsfjall kalne Islandijoje.

Anot mokslininkų, šią asimetriją sukelia vėlesnės magmos partijos, patenkančios į kamerą iš giliau mantijos.

„Įsivaizduokite savo mintyse lavos lempą“, – sakė Džeksonas. „Jūsų apačioje yra karšta lempa, burbulas įkaista, o taškas pakyla, atvėsta, o paskui nuskendo. Galime galvoti apie Žemės mantiją – nuo ​​šerdies viršaus iki tektoninių plokščių apačios – veikiančią panašiai kaip lavos lempa“. Jis toliau paaiškino, kad kai dėl karščio mantijos sritys pakyla, formuojasi plunksnos ir stipriai juda aukštyn link paviršiaus, išlydyta uoliena iš šių plunksnų kaupiasi kamerose ir kristalizuojasi, dujos išeina per plutą, o slėgis didėja, kol magma randa būdą pabėgti.

Kaip parodyta dokumente, tai, kas išsiveržė per pirmąsias kelias savaites, buvo tikėtinas „išleistos“ magmos tipas, kuris kaupėsi.g rezervuare, esančiame maždaug 10 mylių (16 km) žemiau paviršiaus. Tačiau iki balandžio mėnesio įrodymai parodė, kad kamera buvo įkraunama gilesniu „sodrintu“ tipu, kuris ištirpo kitokios sudėties. Gautas iš kito kylančio mantijos stulpo regiono po Islandija. Šios naujos magmos cheminė sudėtis yra mažiau modifikuota, joje yra didesnis magnio kiekis ir didesnis anglies dioksido procentas. Tai rodo, kad iš šios gilios magmos pabėgo mažiau dujų. Iki gegužės mėnesio magma, kuri valdė srautą, buvo giliausio ir turtingiausio tipo. Šie greiti ir ekstremalūs magmos sudėties pokyčiai plunksnų maitinimo taške, anot jų, „niekada anksčiau nebuvo pastebėti beveik realiu laiku“.

Tačiau Jacksonas teigė, kad šie makiažo pokyčiai gali būti ne tokie reti. Tiesiog tikimybė paimti išsiveržimų mėginius tokiame ankstyvame etape nėra neįprasta. Pavyzdžiui, prieš 2021 m. Fagradalsfjall išsiveržimą paskutiniai išsiveržimai įvyko Reikjaneso pusiasalyje Islandijoje prieš aštuonis šimtmečius. Jis įtaria, kad ši nauja veikla rodo naujo šimtmečius trunkančio ugnikalnio ciklo pietvakarių Islandijoje pradžią.

„Dažnai neturime įrašų apie daugumos ugnikalnių išsiveržimų ankstyvąsias stadijas, nes juos palaidoja vėlesnės stadijos lavos srautai“, – sakė jis. Šis projektas leido jiems, anot tyrėjų, pamatyti reiškinį, kuris, kaip manyta, įmanomas, bet nebuvo matyti tiesiogiai.

Mokslininkams ši išvada yra „didelis apribojimas“, kaip mes kuriame ugnikalnių modelius visame pasaulyje. Tačiau kol kas neaišku, kiek šis reiškinys būdingas kitiems ugnikalniams ir kokį vaidmenį jis vaidina sukeliant išsiveržimą. Džeksonui tai priminimas, kad Žemė vis dar turi paslapčių, kurias reikia prarasti.

„Taigi, kai išeinu pamėginti senovinių lavos srautų arba kai ateityje skaitysiu ar rašau straipsnius, visada galvoju: tai gali būti ne visa išsiveržimo istorija“, – sakė jis.

Nuoroda: Somundur A. Halldorsson, Edward W. Marshall, Alberto Carracciolo, Simon Matthews, Eniko Bali ir Maja B. . Guðfinnssonas, Olgeiras Sigmarssonas, Johnas Maclennanas, Matthew G. Jacksonas, 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’as Oppenheimeris, Alessandro Ayuba, Evgenia Ilyinskaya, Marcelo Pettito, Gaetano Giudice ir Andrei Stefansson, 2022 m. rugsėjo 14 d. santūrus pobūdis.
DOI: 10.1038 / s41586-022-04981-x