buja dombok őrzik a romániai Szent Anna-tó állóvizét, amely a Ciomadul vulkán kitöréséből származó ősi kráterben nyugszik. A csúcs utoljára mintegy 30 000 évvel ezelőtt robbant fel, és hosszú nyugalma miatt sokan azt feltételezték, hogy a vulkán valószínűleg nem fog kitörni újra.
de mint kiderült, a sziklák mérföldekkel e nyugodt jelenet alatt meglepő mennyiségű hővel párolódhatnak. Az Earth and Planetary Science Letters-ben nemrégiben megjelent tanulmány szerint a rendszer valószínűleg öt és 14 köbkilométer közötti magmát rejt, amely maximális térfogata meghaladja a 20 000 Nagy Gízai Piramisét.
hogy világos legyen, ez nem jelenti azt, hogy egy kitörés szükségszerűen a vulkán jövőjében van. De a munka felhívja a figyelmet a gyakran figyelmen kívül hagyott vulkánok lehetséges veszélyeire, amelyek több tízezer éve csendesen pároltak.
“előnyben részesítjük az aktív vulkánokat-nyilvánvalóan azért, mert bizonyítékot mutatnak a valós kockázatra” – mondja Mickael Laumonier, a franciaországi Universit (Universit) Clermont Auvergne. “De nem szabad megfeledkeznünk más viszonylag friss fiatal vulkánokról, mert ezek kockázatot jelenthetnek, amelyet fel kell mérnünk.”
a geofizikai és geokémiai analízist numerikus szimulációkkal párosítva a tanulmány lenyűgöző betekintést nyújt a kutatóknak a Ciomandul alatt zajló eseményekbe—és azt ígéri, hogy segít a tudósoknak jobban megérteni, hogyan fejlődnek hasonló vulkáni rendszerek az idő múlásával. (Fedezze fel a Tűzgyűrű vulkáni titánjait.)
” mindez nagyszerű munka ” – mondja Janine Krippner, a Smithsonian Global Volcanism Program vulkanológusa, aki nem vett részt a tanulmányban. De arra figyelmeztet, hogy hihetetlenül nehéz feladat a felszín alatti mérföldek pontos körülményeinek szétválasztása.
“még mindig nem mi mondjuk, hogy ez a helyzet” – mondja. “Azt mondják, hogy sok adatunk van, amelyek azt mutatják, hogy ez az, ami lehet.”
örök vulkáni lángok
egy adott időpontban legalább 20 vulkán tör ki a világon. De még sok más lehet potenciálisan aktív—a probléma az, hogy kitaláljuk, melyik. (Olvassa el, hogyan alakulnak ki a vulkánok és a történelem leghalálosabb kitörése.)
a Ciomadulhoz hasonló vulkánokat, amelyek az elmúlt 10 000 évben nem törtek ki, gyakran inaktívnak nevezik. Ez az elválasztó vonal azonban kissé önkényes, mondja Krippner.
amikor a vulkánokról van szó, “a’kihalt’ nagyon bizonytalan szó” – mondja. Egyes vulkánok, mint például a hírhedt Yellowstone szupervulkán, több százezer évig szunnyadhatnak a kitörések között. (Tudja meg, hogy a Yellowstone miért csak a 21.helyet foglalja el a legveszélyesebb amerikai vulkánok listáján.
az egyik jele annak, hogy egy látszólag csendes vulkánnak lehetősége van a jövőbeni kitörésekre, az, ha az olvadt kőzet mennyisége alatta marad, és a ciomadulban végzett korábbi tanulmányok arra utaltak, hogy ez lehet a helyzet. A szeizmikus hullámok földön való visszapattanásának tanulmányozásával a korábbi kutatók észrevették a magma-tározó néhány jelét. A felszín alatti elektromos vezetőképesség felmérése—egy olyan tulajdonság, amelyet olyan körülmények befolyásolnak, mint a kőzetek hőmérséklete és víztartalma—arra is utalt, hogy a három és 17 mérföld közötti zóna több lehet, mint szilárd.
még mindig nem volt világos, hogy a kőzet valóban olvadt-e, és ha igen, mennyi magma lehet.
konzultálva a kristályrekord-őrzőkkel
e kérdések megválaszolásához Laumonier és kollégái először a vulkán korábbi kitöréseiből származó sziklákhoz fordultak. Ahogy a magma egy vulkán alatt ül, lassan lehűl és kristályokat képez, amelyek közül néhány apró ásványtani nyilvántartóként működik, feltérképezve azokat a körülményeket, amelyekben kialakultak.
például az amfibolok néven ismert ásványok egy csoportja a kristályosodás során a hőmérséklettől és a nyomástól függően megváltoztatja a kémiát. Ezeknek a kristályoknak a keresése a kitört kőzetben segít a kutatóknak megismerni ennek az ősi magmás rendszernek a körülményeit.
a csapat kombinálta ezeket a geokémiai adatokat azzal, amit a rendszer méreteiről tudtak, és numerikus szimulációkat futtattak annak meghatározására, hogy milyen gyorsan lehűlhetett az idő, és hogy lássák, hogyan nézhet ki a vulkáni vízvezeték ma. Az eredmény: a vulkán alatti felső kéreg kőzetei átlagosan 15% – ban olvadtak, egyes régiókban akár 45% is lehet.
a csapat ezt az eredményt egy olyan modell kidolgozásával igazolta, amely a korábban kitört kőzetek elektromos vezetőképességének mérésén alapul, különböző hőmérsékleten, nyomáson és víztartalomban. Ez segített nekik értelmezni azt, amit korábban láttak a Ciomadul alatti elektromos vezetőképesség-mérések során.
ez a második megközelítés hasonló eredményt adott, ami arra utal, hogy a vulkán alatti zóna valóban 20-58% – ban olvadt. Bár ez nagy tartomány a magma mennyiségéhez, amely a Ciomadul felszín alatti csöveiben elhúzódhat, az összes lehetséges felszín alatti körülmény jelentős mennyiségű olvadékot eredményez a Ciomadul számára.
“nincs más lehetőségünk a geofizikai anomália magyarázatára” – mondja Laumonier.
a kutatók úgy vélik, hogy a kitörés akkor lehetséges, ha a vulkán több mint 45 százalékban olvadt kőzetet tartalmaz. Ez alatt a “rendszert kristályok zárják le, és nem tud kitörni”—mondja Michael Ackerson, a washingtoni Smithsonian Nemzeti Természettudományi Múzeum szikláinak és érceinek kurátora
így ez a legújabb elemzés azt sugallja, hogy a kitörés lehetséges lehet Ciomadulban-de ez nem jelenti azt, hogy elkerülhetetlen.
pépes vízvezeték
fontos, hogy ez a tanulmány azt a kérdést is megvizsgálja, hogy valójában hogyan néznek ki az ilyen rendszerek a föld mélyén.
“a magmakamra hagyományos trópusa ez a nagy, gigantikus, fenyegető megjelenésű, vörös forró magmafolt a kéregben, amely hamarosan kitör és megöl minket” – mondja Ackerson.
de a kutatások egyre inkább azt sugallják, hogy valószínűleg nem ez a helyzet. Ehelyett a magma tározók életük nagy részét csendesen párolják a kéregben. Gyakran legalább részben kikristályosodnak, pépes, köves levest képeznek, Változó arányú kristályokkal, hogy megolvadjanak az egész rendszerben. Ez az arány drasztikusan eltérhet az egyik vulkán magmás vízvezetékében a másikra.
Ciomadul esetében a kutatók úgy vélik, hogy az olvadt kőzet két pépzónában gyűlik össze: egy felső régióban, három és 11 mérföld mély között, és egy alsó, forróbb víztározóban, amely körülbelül 18,5 mérföldnyire kezdődik. Ezek a zónák valószínűleg kissé eltérő hőmérsékletű és összetételű olvadt anyagok átfedő zsebeiből állnak. Egyelőre nem világos, hogy a két zóna pontosan hogyan kapcsolódik egymáshoz, de az új magmatikus térképezés továbbra is értékes információkat nyújt a vulkán belső működéséről.
” ez egy új adatpont a globális magmák történetében ” – mondja Ackerson. “Ez egy konkrét vulkán egy adott időpontban, és ez segíteni fog nekünk egy sokkal szélesebb, árnyalt képet kapni arról, hogyan alakulnak és fejlődnek a magmák.”