Vulkanaska är farlig för många aspekter av våra liv. När det är luftburet, det kan skada flygplan:dess partiklar sliter på flygplanets ytor och kan till och med orsaka fel på kritiska instrument. När askan väl faller, det kan skada vår hälsa och skada infrastruktur, jordbruk och miljö. För att skydda sig mot dessa faror, samhället behöver utveckla effektiva prognosmetoder.

För detta ändamål har forskare med stöd av de EU-finansierade projekten AVAST och SLIM forskat om hur askpartiklar påverkas av olika vulkanutbrott. Tanken är att om forskare kan uppskatta storleken på formen och sammansättningen av vulkanaska så kan de mer exakt förutsäga riskerna med olika utbrott utan att ens ta prover på askan. För att uppnå målet har projektgruppen använt en ny analysmetod för att förstå hur varierad eruptiv aktivitet påverkar en rad faror. Deras nya teknik är baserad på kvantitativ mineralanalys utförd under ett svepelektronmikroskop som gör det möjligt för dem att koppla sammansättningen av vulkanisk askpartiklar till aktivitet under utbrott. Forskningsresultaten har publicerats i tidskriften Vetenskapliga rapporter .

Forskarna fick sina askprover från det guatemalanska vulkankomplexet Santiaguito som har växt sedan 1922. Den senaste av dess fyra ventiler, Caliente, har haft ett aktivt utbrott i mer än 40 år, med regelbundna explosioner av aska och stenfragment, och en nästan kontinuerlig lava urladdning. Den studerade vulkanaskan valdes från två källor. En källa var en vulkanisk explosion bestående av gas- och askmoln som kastades ut högt upp i luften. Den andra var ett pyroklastiskt flöde – en snabbrörlig ström av het gas och vulkaniskt material som svepte ner på sidorna av en vulkan – orsakat av en kupolkollaps vid Santiaguito-komplexet.

Vulkanisk aktivitet påverkar magmafragmenteringen

Vulkanaskpartiklar är mindre än 2 mm i diameter och består vanligtvis av kristall och vulkaniskt glas som bildas i magma och ibland även bergfragment. I sin studie introducerade projektgruppen ett system kallat QEMSCAN (Quantitative Evaluation of Minerals by Scanning Electron Microscopy) Particle Mineralogical Analysis. De använde detta nya system för att undersöka sina Santiaguito askprover och för att undersöka fragmenteringsmekanismerna. "Hur magma fragment beror på vilken typ av vulkanisk aktivitet som är involverad i dess produktion och detta förändrar också mineralogin som finns på ytorna av askpartiklarna" förklarade huvudförfattaren Dr Adrian Hornby i en nyhet publicerad på Phys.org.

Askproverna från vulkanexplosionen hade en jämn fördelning av plagioklas – en form av fältspat – och glas, berikad med andra mineraler på partiklarnas ytor. Dock, askan som genererades från kupolens kollaps hade mer glas och mindre fältspat vid ytorna. "Våra fynd ger ett betydande bidrag till en bättre förståelse av vulkanaskans ursprung och sammansättning – vilket är nödvändigt för att riskerna i samband med utbrott ska kunna bedömas, " sa Dr Hornby.

Forskningen som stöds av AVAST (Advanced Volcanic Ash characteriSaTion) och SLIM (Strain Localization in Magma) belyser behovet av ytterligare undersökning av fragmenteringsmekanismer. SLIM avslutades i juni 2018, medan AVAST fortsätter till augusti 2019.