En ny forskningsstudie av forskare vid University of Liverpool har gett nya insikter om hur smält berg (magma) rör sig genom jordskorpan för att mata vulkanutbrott.

Med hjälp av laboratorieexperiment med vatten, gelé och laseravbildning, forskare kunde visa hur magma flyter genom jordskorpan till ytan genom magmafyllda sprickor som kallas vallar.

Detta nya tillvägagångssätt för att studera magmaflödet avslöjade att före ett vulkanutbrott fanns det återcirkulation av vätskan i vallen och instabilitet i flödet, detaljer som tidigare inte hade dokumenterats tidigare.

Nästan alla vulkanutbrott matas av vallar som transporterar magma från dess källa till ytan. Att förstå hur magma färdas genom dessa vallar till ytan är centralt för att förutsäga stilen, livslängd och klimatpåverkan av vulkanutbrott.

Forskare skapade en nedskalad modell av ett aktivt vulkaniskt VVS-system med en perspextank fylld med gelatin, som representerar jordskorpan, och injicerade sedan detta med färgat vatten, som representerar magma.

De tillämpade banbrytande laseravbildningstekniker för att titta inuti modellen. Passiva spårande partiklar som tillsätts till vätskan som lyser i ett laserark för att tillåta flödet av modellmagma att kartläggas när vallen växer.

Digitalkameror registrerade förändringar i formen av modellens vulkaniska VVS -system över tid och ändringarna på jordskorpans yta registrerades med hjälp av en overheadlaserskanner. Polariserat ljus gjorde det möjligt att observera spänningsmönster under ytan som skulle resultera i bergbrott i naturen när vallen växte.

Denna nya experimentella inställning tillät, för första gången, samtidig mätning av vätskeflöde, underyta och ytdeformation under magmastigningen genom magmafyllda frakturer.

Detta fynd hjälper till att informera tolkningen av data från fältstudier och geofysiska undersökningar, vilket i slutändan kommer att förbättra vår förmåga att förstå om ett utbrott sannolikt kommer att inträffa.

Liverpools vulkanolog, Dr Janine Kavanagh, som leder universitetets specialiserade MAGMA -laboratorium, sa "För första gången, med innovativa laboratorieexperiment som kombinerade vår kunskap om vulkaniska VVS -system med teknisk expertis, vi har lyckats se hur magma flyter genom jordskorpan till ytan genom vallar.

"Våra experiment, den första som använde laseravbildningsteknik på detta sätt, avslöjade en stark koppling mellan ytdeformationsmönster och processer under ytan.

"Detta indikerar att det är både magmaegenskaperna och värdbergsegenskaperna som styr hur vallen stiger, vilket är ett helt nytt fynd och utmanar vårt befintliga tänkande om magmaflödet genom stenar.

"Eftersom det inte är möjligt att alltid framgångsrikt förutsäga vulkaniska händelser på grund av bristen på fullständig kunskap om de signaler som leder till katastrofer, dessa resultat är ett viktigt nytt fynd och i slutändan hoppas vi att de kommer att bidra till vår förståelse av var och när nästa vulkanutbrott kommer att vara. "

Med mer än 800 miljoner människor världen över som bor nära en vulkan med risk för utbrott, Att förstå orsakerna till vulkanutbrott är av avgörande betydelse för prognosinsatser, riskbedömning, och riskreducering.

Papperet 'Challenging dike bestigning models using new labour experiment:Implications for reintertolkning evidence of magma opstigning and volcanism' publiceras i Journal of Volcanology and Geothermal Research .