Magma se fracturează și se reface repetat în timpul erupțiilor, sugerează dovezi microscopice
Erupțiile vulcanice explozive pot fi la fel de distructive pe cât sunt de greu de prevăzut, aruncând piroclaste – fragmente de magmă și rocă expulzate din vulcan – în aer și în zonele înconjurătoare. Aceste particule pot avea impacturi de amploare, așa cum s-a văzut în timpul erupției din această vară a Muntelui Etna din Italia, când cenușa a căzut peste orașul apropiat Catania și a închis aeroportul internațional al acestuia timp de săptămâni.
Dimensiunea piroclastelor erupte ajută la determinarea distanței pe care o parcurg și a pericolelor pe care le prezintă. Cu toate acestea, modul exact în care și locul unde se formează au rămas slab înțelese.
„Ele perturbă traficul aerian, perturbă traficul rutier, iar apoi trebuie să le îndepărtezi, să cureți și să vezi efectul lor asupra culturilor, plantelor, vegetației în general și faunei sălbatice”, spune Jacopo Taddeucci, vulcanolog la Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia din Italia. „Este important să înțelegem cum se formează aceste particule, pentru că acest lucru le controlează caracteristicile.”
Un studiu publicat în Geology, condus de Taddeucci, arată că procesul de fragmentare care formează piroclastele este mai extins decât presupun adesea modelele simplificate de erupție. Folosind microscopia electronică de baleiaj (SEM) și microtomografia cu raze X, echipa a analizat piroclaste de la trei vulcani mafici, sau bazaltici – Etna și Stromboli în Italia, și Cumbre Vieja în Spania – și a corelat texturile lor microscopice cu condițiile de formare din diferite faze ale erupției.
Prin identificarea și cuantificarea microtexturilor, inclusiv cristale sparte, suturi și claste încorporate, Taddeucci și colegii săi au descoperit că fragmentarea are loc în mai multe etape, mai degrabă decât la o singură adâncime și într-un singur moment.
„Acest proces nu are loc într-un singur punct din spațiu și timp, ci este prelungit”, spune Taddeucci. „Este ceva ce acoperă o perioadă de timp și o întindere de spații care merge din interiorul vulcanului până în afara unui vulcan.”
Oamenii de știință observaseră deja multiple evenimente de fragmentare în afara vulcanilor, inclusiv bombe și lapili care se descompun în aer. Acest studiu oferă primele dovezi microtexturale că fragmentarea este de asemenea prelungită în interiorul unui vulcan, unde nu poate fi observată direct.
Echipa a arătat, de asemenea, că refacerea fisurilor și sudarea laolaltă a piroclastelor pot fi la fel de importante ca fragmentarea în controlarea dimensiunii finale a particulelor.
„Primim tot mai multe dovezi că nu doar spargerea magmei controlează dimensiunea particulelor, ci și faptul că diferite particule se pot lipi laolaltă după ce sunt sparte”, spune Taddeucci.
Deoarece dimensiunea particulelor influențează modul în care piroclastele sunt dispersate, această descoperire ar putea rafina presupunerile utilizate în modelele computerizate ale erupțiilor. Când a fost întrebat dacă aceleași microtexturi ar apărea în produsele erupției Etnei din această vară, Taddeucci nu a ezitat: „Oh, da, desigur”, spune el. „Majoritatea erupțiilor bazaltice care sunt explozive prin natura lor vor produce acest tip de caracteristici.”
Microtexturile pot fi de asemenea conservate în roci din erupții trecute, oferind cercetătorilor o modalitate de a reconstrui condițiile anterioare de fragmentare și de a îmbunătăți modelele erupțiilor viitoare.
„Acesta este un mare avantaj pe care îl avem față de cutremure sau alte dezastre care nu lasă o urmă atât de frumoasă”, spune Taddeucci.
Taddeucci subliniază de asemenea natura colaborativă a lucrării. Compararea erupțiilor între diferiți vulcani și țări, notează el, este posibilă doar prin colaborarea cu colegi de la observatoare și instituții, inclusiv cercetători din afara listei oficiale de coautori ai lucrării.
