Bubblig magma i laboratorium användes som utgångsmaterial för viskositetsexperimenten. Kredit:Danilo Di Genova
Vulkanutbrott är det mest spektakulära uttrycket för de processer som verkar i det inre av någon aktiv planet. Effusiva utbrott består av ett mjukt och jämnt flöde av lava på ytan, medan explosiva utbrott är våldsamma fenomen som kan skjuta ut heta material upp till flera kilometer i atmosfären.
Övergången mellan dessa utbrott utgör en av de farligaste naturriskerna.
Att förstå mekanismerna som styr en sådan övergång har inspirerat otaliga studier inom geovetenskaper under de senaste decennierna.
I en ny studie ledd av Dr Danilo Di Genova, från University of Bristols School of Earth Sciences, ett internationellt team av forskare ger bevis, för första gången, att en subtil vändpunkt för magmas kemi tydligt skiljer effusive från explosiva utbrott över hela världen.
Dessutom, de visar att variationer på magmas nanoskala dramatiskt kan öka vulkanernas explosiva potential.
Dr Di Genova sa:"De nya experimentella data, termodynamisk modellering och analys av sammansättningsdata från det globala vulkaniska rekordet som vi presenterade i vår studie ger kombinerade bevis för en plötslig diskontinuitet i flödesbeteendet hos ryolitiska magmas som styr huruvida en vulkan bryter ut explosivt eller explosivt.
"Den identifierade flödesdiskontinuiteten kan korsas av små sammansättningsförändringar i rhyolitiska magma och kan induceras genom kristallisation, assimilering, magma påfyllning eller blandning.
Vulkanen Calbuco (Chile). 2015 års utbrott. Kredit:Jorge Nauto
"Kompositionsinducerade flödesbeteendevariationer kan också härröra från förändringar i magmas inneboende parametrar som temperatur, tryck eller syreflykt."
Dessa kan resultera i revitalisering av en tidigare "låst" magmakammare via kemisk fluidifiering eller kan hindra effektiv avgasning och leda till ökad explosiv potential via kemisk "styvning" av en magma.
Vidare, studien visade hur den plötsliga utfällningen av järnhaltiga nanokristaller, som nyligen har hittats i vulkaniska bergarter, kan öka den explosiva potentialen hos en magma via både utarmning av järn i smältstrukturen och tillhandahålla kärnbildningspunkter för gasbubblor som driver explosivt utbrott.
"En kemisk tipppunkt som styr mobilisering och utbrottsstil av rhyolitisk magma" publiceras i Natur .
