Ett spektakulärt bevis på vår planets aktivitet, kalderan är enorma topografiska depressioner, liknar flatbottnade kratrar, med en diameter på flera tiotals kilometer. De bildas av stora vulkanutbrott, och ibland uppleva en uppblåsning av golvet på upp till en kilometer, orsakad av magmainjektion. Denna välkända process, kallad "caldera resurgence, " har observerats flera gånger och är ändå en av de minst förstådda inom vulkanologi. Men varför, efter ett utbrott, ger inte ankomsten av ny magma ett nytt stort utbrott, men istället återuppståndelse? Ett team av forskare från universitetet i Roma Tre, Italien, och universitetet i Genève (UNIGE), Schweiz, visar att den icke-utbrutna magma som finns kvar efter det kalderabildande utbrottet beter sig som ett "gummiark" som hämmar uppgången till ytan av den nyinjicerade magman. Forskningen är publicerad i Naturkommunikation .

En kaldera bildas när en magmakammare delvis töms av ett stort utbrott och dess tak kollapsar, producerar en fördjupning vid ytan. Efter denna katastrofala händelse, i en långsam process som kan pågå i tusentals år, calderagolvet kan börja lyfta oproportionerligt men utan utbrott. Återuppståndet följer inte omedelbart calderabildning, vilket tyder på att det inte drivs av den kvarvarande magma som finns kvar i reservoaren efter kollapsen, utan snarare genom injektion av ny magma.

Magman beter sig som en gummiduk

"Magman avlägsnas inte helt från magmakammaren under det kalderabildande utbrottet. Vi använde termisk modellering för att bestämma hur denna kvarvarande magma utvecklas över tiden, och vilken roll det spelar i återupplivningsprocessen, " förklarar Luca Caricchi, docent vid institutionen för geovetenskaper vid UNIGE-naturvetenskapliga fakulteten. Magman, varmare än klipporna som omger magmakammaren, kyls gradvis och dess viskositet ökar. Den högre viskositeten hos kvarvarande magma, med avseende på den nyligen injicerade magman, får den att bete sig som en gummiduk, stoppar utbredningen av den nya magman till ytan.

Dessa resultat bekräftades av experiment. Den överblivna magman ersattes av ett silikonskikt och den nyinjicerade magman av mindre trögflytande vegetabilisk olja. Kontrasten i viskositet mellan dessa två material är ekvivalent med kontrasten som observeras mellan de två magma i naturen. "Oberoende av djupet på silikonskiktet, dess närvaro hindrar alltid spridningen av den nyligen injicerade magman till ytan, säger Federico Galetto, forskare vid institutionen för naturvetenskap vid universitetet i Roma Tre.

Modellen som utvecklats av forskarna ger en teoretisk ram för att redogöra för övergången från magmautbrott till ackumulering. Valerio Acocella, docent vid institutionen för geovetenskaper vid universitetet i Roma Tre, lägger till, "Den process vi diskuterar är viktig inte bara för att utveckla återuppståndet, men också för bildandet av magma-reservoarerna som är ansvariga för de största utbrotten på jorden."