En ny studie av ett team av geologer som inkluderar Matthew Brueseke från Kansas State University har funnit att Wrangells vulkaniska bälte i Alaskas Wrangell-St. Elias National Park and Preserve är äldre än vad som tidigare känts och bestämt varför dess vulkanfält har varit ihållande aktivt sedan det bildades för cirka 30 miljoner år sedan.

Brueseke, docent i geologi, och kollegor Jeffrey Benowitz, University of Alaska Fairbanks, och Jeffrey Trop, Bucknell University, är huvudutredare för forskningsanslag från National Science Foundation för att studera Wrangells vulkaniska bälte, som sträcker sig drygt 300 mil från södra centrala Alaska till sydvästra Yukon-territoriet i Kanada.

"Ursprunget till det massiva vulkanbältet Wrangell har varit ett långvarigt mysterium eftersom inte mycket är känt om hur denna vulkanbåge bildades, sade Brueseke, huvudförfattare till "The Alaska Wrangell Arc:~30 miljoner år av subduktionsrelaterad magmatism längs en fortfarande aktiv bågtransformkorsning, " som har publicerats online av tidskriften Terra Nova.

En vulkanbåge är en plats där en oceanisk platta glider under en annan platta - Stillahavsplattan glider under den kontinentala nordamerikanska plattan i fallet med vulkanbågen Wrangell, sa Brueseke. Där de två plattorna kolliderar kallas en subduktionszon, och den tätare plattan trycks ned till jordmanteln i vinkel. Subduktionszoner kännetecknas av utbredda och farliga vulkaner och skadliga jordbävningar. Subduktionszoner är också platser där kontinental skorpa huvudsakligen bildas, som är lagret av magmatisk, sedimentär och metamorf bergart som bildar kontinenterna.

Forskarna samlade in en mängd olika stenprover i avlägsna delar av nationalparken - vissa platser som bara var tillgängliga med lätta plan som kan landa på extremt steniga platser - och studerade dem under mikroskop på sina universitet. Vissa prover pulveriserades till ett pulver som skickades till laboratorier som utvärderar element- och isotopkoncentrationer för att bestämma vad som smälte för att bilda berget. Radiometrisk datering hjälpte också forskarna att sätta ihop historien om vulkanfältet Wrangell, inklusive frekvens av utbrott, relativa åldrar för dess olika vulkaner, och förhållandet mellan vulkanbildning och plattrörelser.

Geologernas studie tog fram nya geokemiska och geokronologiska data som täcker hela vulkanbågens formation. Tillsammans med data från tidigare studier, teamet kunde fastställa åldern på vulkanbältet.

"Dessa nya data hjälpte till att visa att Wrangell vulkanbältets magmatism initierades för åtminstone cirka 30 miljoner år sedan, vilket är flera miljoner år tidigare än tidigare känt, " sa Brueseke.

Wrangells vulkanbälte är också hem för några av de största vulkanerna på jorden – till höjd och volym – inklusive minst två som är historiskt aktiva och anses farliga av U.S. Geological Survey, sa Brueseke. Vulkanerna har inte haft ett större utbrott av lava och aska detta århundrade, men har kontinuerligt släppt ut ånga och små askplymer sedan de bildades.

Denna kontinuerliga aktivitet är ovanlig, Brueseke sa, som ett subduktionsrelaterat vulkanbälte har vanligtvis långa perioder utan vulkanisk aktivitet.

Geologerna fastställde att läge och geometri har mycket att göra med vulkanernas kontinuerliga aktivitet och storlek.

"Placeringen av vulkanbågen är ovanför kanten av en subduktionsplatta som subducerar i en låg vinkel, ", sa Brueseke. "Vulkanerna är exceptionellt stora på grund av vätskegenerering från lågvinkelplattan, plattkantens uppsvällning och jordskorpans förkastningar som fungerar som magmakanaler."

Allt som skapar en miljö som tillåter ökade volymer av magma, som sedan kan röra sig upp genom jordskorpan längs med förkastningarna och eventuellt bryta ut. Fler förkastningar är också lika med fler vägar för magman. Eftersom vulkanerna är så stora, ett större utbrott kan påverka flygtrafiken och sannolikt orsaka miljöförändringar, sa Brueseke.