A tudósok évtizedes lávakristályokra tekintve jósolják a vulkánkitöréseket

Egy új tanulmány szerint a vulkánokból több mint fél évszázaddal ezelőtt feltört lávakristályok titkokat tárhatnak fel.

Amerikai tudósok egy olyan porózus kőzetben képződött kristályokat elemeztek, amelyek a Hawaii-szigeteki Kīlauea vulkánból robbantak ki 1959-ben.

A kristályok furcsa alakúak voltak, amelyek a számítógépes modellezési szimulációkkal együtt meg tudják jósolni a jövőbeni és potenciálisan végzetes kitöréseket - állítják a szakértők.

Bár kristályokat vettek Kīlauea 1959-es kitöréséből, a vulkán továbbra is aktív, és több mint 500 házat pusztított el, amikor 2018-ban kitört.

vetítve

Lávakút a Kilauea Iki kitörése során 1959-ben - gödörkráter Kīlauea fő csúcskalderája mellett

"Mindig az volt a gyanúm, hogy ezek a kristályok sokkal érdekesebbek és fontosabbak, mint amennyit nekik tulajdonítunk" - mondta Jenny Suckale, a tanulmány szerzője, a Stanford Föld-, Energia- és Környezettudományi Karának adjunktusa.

„Ebből a kristályadatokból tulajdonképpen következtethetünk a kitörés előtti áramlás kvantitatív jellemzőire, és a vulkánba fúrás nélkül megismerhetjük a kitöréshez vezető folyamatokat.

"Ez számomra a vulkanológia szent grálja."

Azokat a tudósokat, akik meg akarják érteni, hogyan és mikor tudnak kitörni a vulkánok, akadályozza az a tény, hogy a felelős vulkáni folyamatok nagy része mélyen a föld alatt zajlik le.

A kitöréskor gyakran megsemmisülnek azok a földalatti jelzők, amelyek nyomot nyújthattak volna egy robbanáshoz.

A Kīlauea vulkán a Hawaii-sziget délkeleti oldalán található, más néven Nagy-sziget. Hawaii-sziget az Egyesült Államok legnagyobb szigete

De a vulkanikus kristályok segíthetnek a magmaáramlás számítógépes modelljeinek tesztelésében, amelyek betekintést nyújthatnak a múltbeli kitörésekbe, és elősegíthetik a jövőbeni előrejelzéseket.

KILAUEA VOLCANO: Három hónap káosz 2018-ban

A hawaii Big Islanden található Kilauea vulkán több mint 30 éve kitör, de 2018 májusában felpezsdült, miután a vulkán csúcsa az előző hetekben emelkedett.

A vulkán a megelőző években többnyire nehezen elérhető területeken bocsátott ki lávát egy nemzeti park belsejében vagy a sziget partvidékén.

A forrongó vulkánból származó láva mára több mint 600 házat pusztított el, és közel 2000 lakost evakuálni kényszerített.

Az eseményt nyomon követő kutatók szerint semmi nem utal arra, hogy a pusztító lávafolyás mikor áll meg.

Augusztus elejére a kitörés szinte teljesen alábbhagyott, és december 5-én három hónapos inaktivitás után véget ért.

A Stanford-csapat elemezte a scoria, magmás kőzetből vett kristályokat - vagyis a magma vagy a láva lehűlése és megszilárdulása révén keletkezett.

A Scoria sötét színű és kerek buborékszerű üregekből áll, amelyeket vezikulákként ismerünk.

Ezek a vezikulák lehetnek üresek, de néha apró, természetben előforduló kristályokat tartalmaznak.

A vezikulák olyan gyorsan képződnek, hogy a bennük lévő kristályok sem tudnak növekedni, hatékonyan rögzítve a kitörés során történteket.

A kutatók milliméter nagyságú, olivin nevű ásványból álló kristályokat tanulmányoztak, amelyeket a Hawaii-i Kilauea vulkán 1959. évi kaotikus kitörése után kaptak fel.

Mivel a scoria több száz méterre távolítható el a vulkántól, ezeket a mintákat viszonylag könnyű volt összegyűjteni.

A kristályok elemzése során kiderült, hogy „furcsa, de meglepően következetes” mintázatban orientálódtak.

Ennek oka lehet a felszín alatti magmán belüli hullám, amely befolyásolta a kristályok irányát az áramlásban.

Számítógépes modellezéssel a kutatók először szimulálták ezt a fizikai folyamatot.

Közeli kép a scoria, egy sötét magmás kőzet, amely kör alakú buborékszerű üregekből áll, néven vezikulák

Suckale professzort eredetileg Michelle DiBenedetto, a Stanford folyadékdinamikai szakértője ihlette, akinek munkája a nem gömb alakú mikroplasztikus részecskék hullámokban történő transzportjára és viselkedésére összpontosított.

Suckale professzor toborozta DiBenedettót, hogy lássa, alkalmazható-e az elmélet a furcsa kristály-orientációkra Kilauea Iki-ból, egy gödör kráterből, a Kilauea vulkán fő csúcskalderája mellett.

A szimulációk alapot szolgáltattak a Kilauea vezeték áramlásának megértéséhez, annak a csőszerű átjárónak, amelyen keresztül a föld alatt forró magma emelkedik a Föld felszínére.

Annak érdekében, hogy folyékony maradjon, a vulkán anyagának folyamatosan mozognia kell.

A csapat elemzése azt mutatja, hogy a kristályok furcsa egybeesését az okozta, hogy a magma egyszerre két irányban mozgott, az egyik áramlás közvetlenül a másik tetején volt, ahelyett, hogy egy folyamatos áramlásban ömlött volna a vezetéken.

A láva egy lávahasadásnál folyik a Hawaii Big Island-i Kilauea vulkán kitöréseinek következményeiben, 2018. május 12-én Pahoa, Hawaii

A kutatók korábban feltételezték, hogy ez megtörténhet, de az olvadt vezetékhez való közvetlen hozzáférés hiánya meggyőző bizonyítékot vetett alá Suckale szerint.

"Ezek az adatok azért fontosak, hogy elősegítsük a jövőbeni kutatásainkat ezekről a veszélyekről, mert ha meg tudom mérni a hullámot, akkor korlátozhatom a magma áramlását - és ezek a kristályok lehetővé teszik, hogy erre a hullámra kerüljek" - mondta Suckale professzor.

A Kilauea veszélyességi szempontból történő figyelemmel kísérése folyamatos kihívást jelent az aktív vulkán kiszámíthatatlan kitörései miatt.

A láva folyamatos szivárgása helyett periodikus törései olyan lávafolyásokat eredményeznek, amelyek veszélyeztetik a lakosokat Hawaii legnagyobb szigetének délkeleti oldalán, amelyet Hawaiinak is hívnak, de a Big Island becenevet kapják.

A Kīlauea, amely Hawaii egyik legaktívabb vulkánja, soha nem látott kitörése több mint 500 házat pusztított el, 2018-ban.

Bár Kīlauea évtizedek óta folyamatosan kitör, a Puna körzet kitörése 2018. május 3-án rendkívüli új szakaszba lépett.

Az izzó lávát csaknem kétszáz méter magasan lőtték a levegőbe, és 13 négyzetkilométeres körzetben szórták át Hawaii legnagyobb szigetének jól lakott keleti partját.

A hawaii kormány magas mérgező kén-dioxid-koncentrációról számolt be a térségben, ami az első válaszadókat érintette.

A villamos vezetékek a meleg miatt leolvadtak az oszlopokról, más jelentések az erdőn és az utakon átfolyó láva folyamokat írták le.

A kristályos tájékozódás nyomon követése a jövőbeli Kilauea-kitörések különböző szakaszaiban lehetővé teheti a tudósok számára, hogy idővel levezetjék a vezeték áramlási viszonyait, állítják a kutatók.

"Senki sem tudja, hogy a következő epizód mikor kezdődik vagy milyen rossz lesz - és hogy mindez a csatorna dinamikájának részletein múlik" - mondta Suckale.

A tanulmány a Science Advances folyóiratban jelent meg.

A Vulkáni ERUPTION MUTATÓK SEGÍTHETIK AZ ELŐREJELZŐ ERUPTIONOKAT

Eric Dunham, a Stanford Egyetem Föld-, Energia- és Környezettudományi Karának egyetemi docense szerint: „A vulkánok bonyolultak, és jelenleg nincs általánosan alkalmazható eszköz a kitörés előrejelzésére. Valószínűleg soha nem lesz. ”

Vannak azonban a megnövekedett vulkáni aktivitás mutatói, amelyeket a kutatók felhasználhatnak a vulkánkitörések előrejelzéséhez.

A kutatók nyomon követhetik az alábbi mutatókat:

  • Vulkanikus infrahang: Amikor a láva-tó felemelkedik egy nyitott szellőző vulkán kráterében, a lehetséges kitörés jele, a magma által generált hangok hangmagassága vagy gyakorisága növekszik.
  • Szeizmikus tevékenység: A kitörés előtt a szeizmikus aktivitás kis földrengések és remegések formájában szinte mindig megnő, amikor a magma a vulkán „vízvezeték-rendszerén” mozog.
  • Gázkibocsátás: Amint a magma a felszínhez közeledik és a nyomás csökken, a gázok elszöknek. A kén-dioxid a vulkanikus gázok egyik fő összetevője, és ennek növekvő mennyisége a magma növekvő mennyiségének jele a vulkán felszíne közelében.
  • Talaj deformációja: A vulkán talajfelszínének változásai (vulkán deformáció) duzzadásként, süllyedésként vagy repedésként jelentkeznek, amelyet a magma, gáz vagy más folyadékok (általában víz) okozhatnak a föld alatt, vagy a földkéregben a mozgás miatti mozgások törésvonalak mentén. A vulkán kannák duzzanata azt jelzi, hogy a magma felhalmozódott a felszín közelében.