Magmakammare är stora kroppar av smält sten som ligger flera kilometer under jordens yta. De är svåra att studera i realtid på grund av deras stora avstånd från jordens yta. Geologer undersöker de magmatiska bergarterna som bildas när dessa magmakammare svalnar och så småningom blir exponerade på jordens yta på grund av erosionskrafterna, att förstå de processer som ägde rum i magmakamrarna miljoner år tidigare.

En ny studie publicerad i Vetenskapliga rapporter av postdoktor, Dr Willem Kruger från School of Geosciences vid University of the Witwatersrand, och hans handledare, Professor Rais Latypov, utmanar några av de mest accepterade idéerna om magmakamrarnas inre funktion.

Berättelsen började med Krugers noggranna undersökning av en häll av magmatisk bergart kallad magnetitit vid Rhovan vanadingruva nära Brits, Sydafrika. Denna häll uppstår inom Bushveld Complex - det största skiktade intrånget i jordskorpan. Den mörkfärgade magnetititen innehåller flera inneslutningar av en annan bergart som kallas anortosit som kontrasterar markant med värdmagnetititen på grund av dess ljusare färg.

"Ursprunget till anortositinslutningar i magnetiter har länge varit ett mysterium, säger Kruger, "dock, vi kom på en metod för att äntligen ge lite insikter i detta årtionden gamla problem."

När ett magnetitskikt kristalliseras från magma, det förbrukar snabbt det tillgängliga krom som finns i den omgivande smältan. Kristallerna av magnetit som bildas först är därför mycket rika på krom, medan den senare bildar magnetit är relativt fattig på krom. Det blir därför möjligt att observera tillväxtmönstren för magnetititskiktet genom att undersöka fördelningen av krom i berget.

Kruger använde en bärbar röntgenfluorescensspektrometer för att kemiskt kartlägga hällen och studera dess tvådimensionella struktur. "Vi hittade bevis för att anortositinslutningarna bildas när överhettad smälta som kommer från djupare kammare orsakar partiell smältning och upplösning av ett redan existerande anortositskikt vid botten av Bushveld-kammaren. Detta leder till en komplex morfologi av kammargolvet."

Kruger och Latypov föreslår att hänvisa till denna process som "magmatisk karstifiering" eftersom den liknar karstifiering på jordens yta, varvid surt vatten eroderar karbonatstenar som kalksten, bildar grottor och andra egenskaper som är typiska för karstlandskap. Dock, istället för surt vatten, det eroderande medlet är överhettad smälta.

Dessa nya rön om tillväxtmönster för magnetitskikt i den magmatiska karstmiljön utmanar vår förståelse av magmakamrarnas inre funktion. "Kylning på magmakammargolv har tidigare ansetts vara försumbar. våra resultat visar att tillräcklig kylning kan ske genom kammargolv så att nya kristaller kan bilda kärnor och växa, " säger Latypov. "Dessa fynd kan ge nya insikter om hur magmakammare utvecklas för att producera den stora mångfalden av magmatiska bergarter som vi observerar i naturen idag."