Modifiche fondamentali a ciò che sappiamo sul funzionamento dei vulcani

Il vulcano Fagradalsfjall in Islanda erutta di notte.

Le recenti scoperte delle eruzioni di Fagradalsfjall in Islanda stanno cambiando ciò che sappiamo sul funzionamento dei vulcani.

Imparare qualcosa che cambia radicalmente il modo in cui comprendiamo il nostro mondo non accade molto spesso. Ma per lo scienziato terrestre Matthew Jackson dell’Università della California, Santa Barbara, e migliaia di vulcanologi in tutto il mondo, questa scoperta è appena avvenuta.

Durante il campionamento del magma dal vulcano Fagradalsfjall in Islanda, Jackson e i suoi colleghi hanno scoperto un processo molto più dinamico di quanto chiunque nei due secoli avesse ipotizzato che gli scienziati avessero studiato i vulcani.

“È solo quando penso che siamo vicini a capire come funzionano questi vulcani che riceviamo una grande sorpresa”, ha detto.

I risultati dei geoscienziati sono stati pubblicati il ​​14 settembre sulla rivista temperare la natura.

10000 anni al mese

Grazie al congedo, a una piaga e a 780 anni di scioglimento della roccia plutonica, Jackson era nel posto e nel momento giusto per assistere alla nascita di Fagradalsfjall, una fessura nelle pianure del sud-ovest dell’Islanda che si è divisa ed è esplosa con il magma nel marzo 2021. A quel punto , tutti erano a La penisola di Rikjan è pronta per una sorta di eruzione vulcanica.

“Lo sciame di terremoti è stato intenso”, ha detto dei circa 50.000 terremoti – di magnitudo 4 o superiore – che hanno scosso il terreno per settimane e hanno tenuto la maggior parte della popolazione islandese al limite.

Tuttavia, la privazione del sonno ne è valsa la pena e la stranezza si è rapidamente trasformata in magia quando la lava è schizzata e schizzata dal buco nel terreno nella relativamente vuota Geldingadalur. Scienziati e visitatori si riversano nell’area per vedere la parte più recente di come è la crosta terrestre. Fin dall’inizio, sono stati in grado di avvicinarsi abbastanza per campionare continuamente la lava, a causa del lento flusso di lava e dei venti di burrasca che hanno soffiato via i gas nocivi.

L’eruzione vulcanica del monte Fagradalsfjall in Islanda.

Guidati da Simundur Halldorsson dell’Università dell’Islanda, i geologi hanno cercato di capire “la profondità di origine del magma nel mantello, quanto era immagazzinato sotto la superficie prima dell’eruzione e cosa stava succedendo nel serbatoio prima e durante il eruzione.” Domande come questa, sebbene basilari, in realtà sono alcune delle sfide più grandi per coloro che studiano i vulcani. Ciò è dovuto all’imprevedibilità delle eruzioni, al pericolo e alle condizioni estreme, alla lontananza e all’inaccessibilità di molti siti attivi.

“Il presupposto era che la camera magmatica si riempie lentamente nel tempo e che il magma si mescoli bene”, ha spiegato Jackson. “Poi si asciuga nel corso dell’eruzione.” Come risultato di questo processo ben definito in due fasi, ha aggiunto, coloro che studiano le eruzioni vulcaniche non si aspettano di vedere cambiamenti significativi nella composizione chimica del magma mentre fuoriesce dalla Terra.

“Questo è ciò che vediamo al Monte Kolawea alle Hawaii”, ha detto. “Avrai un’eruzione vulcanica che durerà per anni e ci saranno sottili cambiamenti nel tempo.

“Ma in Islanda, c’erano più di 1.000 fattori con tassi di cambiamento più elevati per gli indicatori chimici chiave”, ha continuato Jackson. “Entro un mese, l’eruzione di Fagradalsfjall ha mostrato una variazione compositiva maggiore di quella mostrata dall’eruzione di Kīlauea negli ultimi decenni. La gamma totale di composizioni chimiche campionate in questo primo mese di eruzione copre l’intera gamma eruttata nell’Islanda sudoccidentale negli ultimi 10.000 anni”.

Vista notturna di un’eruzione vulcanica al Monte Fagradalsfjall in Islanda.

Questa asimmetria è causata da successivi lotti di magma che fluisce nella camera da più in profondità nel mantello, secondo gli scienziati.

“Immagina una lampada di lava nella tua mente”, ha detto Jackson. “Hai una lampada calda in fondo, una bolla si riscalda e la punta si alza e si raffredda e poi affonda. Possiamo pensare al mantello terrestre, dalla cima del nucleo al fondo delle placche tettoniche, che funziona in modo molto simile una lampada di lava”. Ha proseguito spiegando che, poiché il calore fa sì che le regioni del mantello si sollevino e formino pennacchi e si muovano con forza verso l’alto verso la superficie, la roccia fusa di questi pennacchi si accumula nelle camere e cristallizza, i gas escono attraverso la crosta e la pressione si accumula fino a quando il il magma trova una via di fuga.

Come mostrato nel documento, ciò che è esploso nelle prime settimane è stato il previsto tipo di magma “esaurito” che si stava accumulandog nel serbatoio, che si trova a circa 10 miglia (16 km) sotto la superficie. Tuttavia, ad aprile, le prove hanno mostrato che la camera veniva ricaricata con un tipo “arricchito” più profondo che si dissolveva con una composizione diversa. Ottenuto da un’altra regione del pennacchio del mantello ascendente sotto l’Islanda. Questo nuovo magma ha una composizione chimica meno modificata, con un maggiore contenuto di magnesio e una maggiore percentuale di anidride carbonica. Ciò indica che da questo magma profondo sono fuoriusciti meno gas. A maggio, il magma che controllava il flusso era del tipo più profondo e ricco. Questi rapidi ed estremi cambiamenti nella composizione del magma in un punto caldo dove si alimentano i pennacchi, dicono, “non sono mai stati osservati prima quasi in tempo reale”.

Tuttavia, Jackson ha affermato che questi cambiamenti nel trucco potrebbero non essere così rari. È solo che le possibilità di campionare le eruzioni in una fase così precoce non sono rare. Ad esempio, prima dell’eruzione del Fagradalsfjall del 2021, le eruzioni più recenti si sono verificate nella penisola di Reykjanes in Islanda otto secoli fa. Sospetta che questa nuova attività segnali l’inizio di un nuovo ciclo vulcanico secolare nel sud-ovest dell’Islanda.

“Spesso non abbiamo una registrazione delle prime fasi della maggior parte delle eruzioni vulcaniche perché sono sepolte da flussi di lava nelle fasi successive”, ha detto. Questo progetto ha permesso loro, secondo i ricercatori, di vedere un fenomeno che si pensava fosse possibile ma che non è stato visto direttamente.

Per gli scienziati, questa scoperta rappresenta una “grande limitazione” nel modo in cui costruiamo modelli di vulcani in tutto il mondo. Tuttavia, non è ancora chiaro quanto sia rappresentativo questo fenomeno per altri vulcani, o quale ruolo giochi nel causare un’eruzione. Per Jackson, questo è un promemoria che la Terra ha ancora segreti da perdere.

“Quindi, quando esco per assaggiare antichi flussi di lava, o quando leggo o scrivo articoli in futuro, sarà sempre nella mia mente: questa potrebbe non essere l’intera storia dell’eruzione”, ha detto.

Riferimento: “Rapid transformation of a deep magmatic source at Vagradalsvilla Volcano, Iceland” di Somundur A. Halldorsson, Edward W. Marshall, Alberto Carracciolo, Simon Matthews, Eniko Bali e Maja B. . Guðfinnsson, Olgeir Sigmarsson, John Maclennan, Matthew G. Jackson, Martin J. Whitehouse, Heejin Jeon, Quinten HA 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 e Andrei Stefansson, 14 settembre 2022, temperare la natura.
DOI: 10.1038 / s41586-022-04981-x