Till vänster:Tredimensionell karta över den elektriska resistiviteten hos jordskorpan och den översta manteln i södra Washington Cascades vulkanområde som har resulterat från denna studie. Röda färger indikerar att de geologiska materialen är elektriskt ledande, och blå färger indikerar att de är elektriskt resistiva. De stora vulkanerna är markerade med svarta konsymboler:MSH - Mount Saint Helens, MA - Mount Adams, GR - getklippor, MT - Mount Rainier. Den tunna, ljust färgade band som ligger omedelbart väster om Mount Saint Helens tolkas som ett resultat av relativt permeabla metamorfoserade sediment, huvudsakligen av marint ursprung, som är inkilade mellan relativt ogenomträngliga och elektriskt resistiva skorpblock. Funktionen märkt SLB är Spirit Lake Batholith, medan under den särdraget märkt LCC är en lägre skorpledare som antas vara en källa till det delvis smälta materialet som sipprar upp från manteln nedanför och som är källan till magman som matar kaskadvulkanerna.(Höger) En tecknad serie skiss som illustrerar hur det delvis smälta materialet underifrån kan avledas runt Spirit Lake Batholith när det stiger mot ytan. Två zoner med förhöjd seismisk aktivitet markerad som MSZ och WRSZ ses också att anpassas längs den elektriskt ledande funktionen som ses i resistivitetsbilden till vänster. Kredit:Oregon State University
Några av de tydligaste, De mest omfattande bilderna av de översta flera milen av jordskorpan har hjälpt forskare att lösa mysteriet om varför Mount St. Helens ligger utanför huvudlinjen i vulkanernas kaskadbåge.
En gigantisk klippformation under ytan cirka 20-30 miles i diameter, känd som Spirit Lake batholith, verkar ha avlett magma och delvis smält sten utanför bågen och västerut, utgör regionens mest aktiva vulkan.
Resultat av studien, som stöddes av National Science Foundation och genomfördes i samarbete med U.S. Geological Survey, publiceras denna vecka i Naturgeovetenskap .
Tidigare avbildningsstudier har i första hand använt seismiska metoder. Under naturliga jordbävningar och artificiellt inducerade skakningar - genom att utlösa explosioner - kan forskare avbilda några av egenskaperna hos bergarter under ytan genom att spåra ljudvågorna. Denna metod ger ledtrådar till strukturen, stenarnas densitet och temperatur.
På senare tid, forskare använder "magnetotelluric, " eller MT-data, som mäter jordens elektriska ledningsförmåga under ytan. Variationer i de geomagnetiska och geoelektriska fälten kan avslöja mycket om underytans struktur och temperatur, samt närvaron av vätskor som magma.
"Bån av metoderna i sig kan leda till en nivå av osäkerhet, men när du lägger ihop dem som vi har gjort i det här projektet får du en mycket tydligare bild av vad som ligger nedan, sade Adam Schultz, en geofysiker från Oregon State University som är huvudutredare för NSF-bidraget till OSU och medförfattare på Naturgeovetenskap papper.
"Ju längre du kör mätningarna, desto skarpare bilder och desto djupare kan du "se" underytan. Vi fokuserade på de övre 12-15 kilometerna på skorpan, men med ett längre experiment kunde vi se 200 till 300 kilometer under ytan."
Att förstå bildandet av Mount St. Helens börjar med plattektonik. I likhet med idag, där Juan de Fuca-plattan subduceras under Nordamerika, förr i tiden slogs jordskorpblock med marina sediment in i kontinenten, där de samlades, " sa Schultz.
"Detta material är mer permeabelt än omgivande sten och tillåter magman att röra sig genom det, ", noterade han. "Den stora batholiten fungerar ungefär som en plugg i jordskorpan och avledde magma som normalt skulle ha brutit ut i linje med de andra stora Cascade-vulkanerna, vilket resulterade i att St. Helens bildades väster om Cascadia-bågen, och Mount Adams något österut."
Mount St. Helens upplevde ett stort utbrott i maj 1980 och har sedan dess gått igenom perioder av kupolbyggande (2004-08) och vilande. En studie 2006 av forskare från University of Canterbury i Nya Zeeland gav några bilder av vulkanens underyta. Under nästa år, Schultz och författaren till 2006 års studie kommer att använda magnetotellurisk teknologi för att samla in nya och förhoppningsvis skarpare bilder för att se hur mycket som har förändrats sedan den studien.
Schultz sa att bilderna från den senaste studien är tydliga nog att genom att kontinuerligt övervaka de geoelektriska och geomagnetiska fälten, de kanske kan upptäcka förändringar i magmans rörelse under Mount St. Helens, och kanske andra vulkaner.
"Detta kan ge oss ett nytt verktyg för att övervaka magmacykeln så att vi inte behöver vänta på kupolbyggandet för att berätta för oss att förhållandena förändras, " sa Schultz.
