Vulkanutbrott som Mount St. Helens 1980 visar hur explosiv magma rör sig genom jordskorpan. Nu är geologer exalterade över vad upplyfta granitkroppar som Yosemites El Capitan säger om magma som fryser innan det kan få utbrott på ytan.

Dessa granitstrukturer, kallas magmatiska intrång, bildas stegvis över tiden av små pulser av magma som svalnar och kristalliseras 5 till 20 kilometer—3 till 12 miles—under jorden. Många lyfts upp och exponeras av erosion. De innehåller också historien om magmainjektioner som inträffade för tio till hundratals miljoner år sedan, säger Leif Karlstrom från University of Oregon.

I en tidning som publicerades online den 10 juli av tidskriften Naturgeovetenskap , en tre-medlem forskargrupp ledd av Karlström avtäckte ett nytt ramverk för att förstå vad mönstret av vulkaner som ses på ytan innebär om strukturen hos underjordiska magma-rörsystem. Cirka 50 till 90 procent av magma, Karlström sa:kommer inte igenom skorpan.

"Granitiska landskap i Yosemite Valley i Kalifornien och i North Cascades är ikoniska, enorma klippor med exponerad sten, " sa han. "Om du tittar närmare, strukturen i det landskapet visar alla typer av påträngande kroppar som registrerar olika pulser av magma som kommer in i skorpan. Våra fynd gör att du förhoppningsvis kan stirra upp på El Capitan och förstå det på något nytt sätt. "

I den National Science Foundation-finansierade forskningen, Karlström, Scott R. Paterson från University of Southern California och A. Mark Jellinek från University of British Columbia undersökte mer än ett decennium av mätningar av storleksfördelningar av magmatiska bergintrång i den nordamerikanska Cordilleran.

Magma stiger i aktiva vulkaniska regioner på platser som kaskaderna, Hawaii och Island, Karlström sa:förekommer ofta som smal, arkliknande intrång, vanligen kallade vallar och trösklar. Detta sker som en sprickningsprocess i spröda bergarter. Under långa tidsskalor, dock, processen förändras.

Dessa förändringar är en del av en övergång till en "omvänd energikaskad, " där stigande magmainjektioner fastnar och förlorar energi, säger forskarna.

Magma blandas och smälter samman med omgivande stenar när det svalnar och kristalliseras. Värme som går förlorad från upprepade injektioner av magma fortsätter att värma jordskorpan, byggnad och de expanderande granitiska påträngande komplexen som bildas av frusen magma i en trögflytande, snarare än spröd, sätt. De resulterande strukturerna ses idag där formationerna är exponerade.

"Den handlingen att dumpa värme i skorpan över tid förändrar karaktären av det mekaniska svaret på injektioner av magma, ", sa Karlström. "Jordskorpan är ett filter för stigande smältor. Du har magma som genereras djupt i jorden, och på något sätt kommer den upp till ytan med värme och flyktiga ämnen, som koldioxid. Hur det händer är genom jordskorpans magmatransportsystem."

Att studera processerna bakom magmainjektioner över långa tidsskalor, han sa, hjälper till att skapa bättre förståelse för vulkaner, deras inverkan på det globala klimatet och var stora vulkaner sannolikt kommer att uppstå.

"Denna artikel handlar om ett av de primära aktuella forskningsproblemen inom vulkanologi, ", sa Karlström. "Vi kan göra ett starkt uttalande om kopplingen av djup påträngande magmatism till vulkanismens ytuttryck. Vi tror att det vi hittade ger en ram för att förstå andra typer av problem relaterade till magmatism på jorden och andra planeter."