Sprickningen, utbuktning och skakande från utbrottet av en milhög vulkan där två tektoniska plattor separeras har fångats mer i detalj än någonsin tidigare. En studie från University of Washington som publicerades den här veckan visar hur vulkanen betedde sig under dess vårutbrott 2015, avslöjar nya ledtrådar om beteendet hos vulkaner där två havsplattor rör sig isär.

"Det nya nätverket gjorde det möjligt för oss att se i otrolig detalj var felen finns, och som var aktiva under utbrottet, " sa huvudförfattaren William Wilcock, en UW professor i oceanografi. Den nya tidningen in Vetenskap är en av tre studier som publicerats tillsammans som ger de första formella analyserna av de seismiska vibrationerna, havsbottenrörelser och sten som skapades under ett utbrott i april 2015 utanför Oregons kust. "Vi har en ny förståelse för beteendet hos calderadynamiken som kan tillämpas på andra vulkaner över hela världen."

Studierna är baserade på data som samlats in av Cabled Array, ett National Science Foundation-finansierat projekt som för elkraft och internet till havsbotten. Observatoriet, avslutades bara månader före utbrottet, ger nya verktyg för att förstå en av testplatserna för att förstå jordens vulkanism.

"Axiella vulkanen har haft minst tre utbrott, som vi känner till, under de senaste 20 åren, sa Rick Murray, direktör för NSF:s avdelning för havsvetenskaper, som också finansierade forskningen. "Instrument som används av forskare från Ocean Observatories Initiative ger oss nya möjligheter att förstå vulkanens inre funktioner, och av de mekanismer som utlöser vulkanutbrott i många miljöer.

"Informationen kommer att hjälpa oss att förutsäga beteendet hos aktiva vulkaner runt om i världen, " sa Murray.

Det är ett föga känt faktum att det mesta av jordens vulkanism äger rum under vattnet. Axial Volcano reser sig 0,7 miles från havsbotten cirka 300 miles utanför Stilla havets nordvästra kust, och dess topp ligger cirka 0,85 miles under havets yta. Precis som på land, vi lär oss om havsvulkaner genom att studera vibrationer för att se vad som händer djupt inuti när plattor separeras och magma rusar upp för att bilda ny skorpa.

Ubåtsläget har vissa fördelar. En typisk havsskorpa är bara 6 km tjock, ungefär fem gånger tunnare än jordskorpan som ligger under landbaserade vulkaner. Magmakammaren är inte begravd lika djupt, och den hårda stenen av havsskorpan genererar skarpare seismiska bilder.

"En av fördelarna vi har med havsbottenvulkaner är att vi verkligen vet mycket väl var magmakammaren är, " sa Wilcock.

"Utmaningen i haven har alltid varit att få bra observationer av själva utbrottet."

Allt detta förändrades när Cabled Array installerades och instrumenten slogs på. Analyser av vibrationer som ledde fram till och under evenemanget visar ett ökande antal små jordbävningar, upp till tusentals om dagen, under de föregående månaderna. Vibrationerna visar också stark tidvattenutlösning, med sex gånger så många jordbävningar under lågvatten som högvatten medan vulkanen närmade sig sitt utbrott.

När lavan väl dök upp, rörelsen började längs en nybildad spricka, eller vallen, som sluttade nedåt och utåt inuti den 2 mil breda och 5 mil långa kalderan.

"Det har varit en långvarig debatt bland vulkanologer om orienteringen av ringfel under kalderan:Lutar de mot eller bort från mitten av kalderan?" sa Wilcock. "Vi kunde upptäcka små jordbävningar och lokalisera dem mycket exakt, och se att de var aktiva medan vulkanen blåste upp."

De två tidigare utbrotten skickade lava söder om vulkanens rektangulära krater. Detta utbrott producerade lava i norr. Den seismiska analysen visar att före utbrottet, rörelsen var på det utåt-doppande ringfelet. Sedan bildades en ny spricka eller vall, initialt längs samma utåt-doppande förkastning nedanför den östra väggen av kalderan. Det utåtlutande felet har förutspåtts av så kallade "sandlådemodeller, " men det här är de mest detaljerade observationerna för att bekräfta att de händer i naturen. Den sprickan rörde sig söderut längs detta plan tills den träffade den norra gränsen för det tidigare utbrottet 2011.

"I områden som nyligen har fått utbrott, stressen har lättat, " sa Wilcock. "Så sprickan slutade gå söderut och sedan började den gå norrut." Seismiska bevis visar att sprickan gick norrut längs den östra kanten av kalderan, sedan tränger lava igenom skorpans yta och bröt ut innanför och sedan utanför kalderans nordöstra kant.

vallen, eller spricka, steg sedan västerut och följde en linje norr om kalderan till cirka 9 miles (15 km) norr om vulkanen, med tusentals små explosioner på väg.

"I den norra änden var det två stora utbrott och de varade i nästan en månad, baserat på när explosionerna ägde rum och när magmakammaren tömdes, " sa Wilcock.

Aktiviteten fortsatte under hela maj, sedan slutade lavan att strömma och de seismiska vibrationerna stängdes av. Inom en månad efteråt sjönk jordbävningarna till bara 20 per dag.

Vulkanen har ännu inte börjat producera fler jordbävningar eftersom den gradvis återuppbyggs mot ett nytt utbrott, som vanligtvis händer varje decennium eller så. Observatoriet centrerat på Axial Volcano är designat för att fungera i minst 25 år. "Den kablage arrayen erbjuder nya möjligheter att studera vulkanism och verkligen lära sig hur dessa system fungerar, " sa Wilcock. "Detta är bara början."