Strängen av vulkaner i Cascades Arc, allt från Kaliforniens Mt. Lassen i söder till Washingtons Mt. Baker i norr, har studerats av geologer och vulkanologer i över ett sekel. Uppmuntrad av spektakulära händelser som utbrottet av Mount Lassen 1915 och Mount St. Helens 1980, forskare har studerat de flesta av Cascade-vulkanerna i detalj, försöker ta reda på var magman som bryter ut kommer ifrån och hur framtida utbrott kan se ut.

Dock, mysterier kvarstår fortfarande om varför närliggande vulkaner ofta har radikalt olika historia av utbrott eller får utbrott av olika typer av magma. Nu vill forskare ta reda på varför – både för kaskaderna och för andra vulkanområden.

I en perspektivuppsats publicerad idag (22 mars) i Naturkommunikation , forskare argumenterar för mer "syntes"-forskning som tittar på den stora bilden av vulkanologi för att komplettera otaliga forskningsinsatser som tittar på enskilda vulkaner.

"Studien av vulkaner är fascinerande i detalj, och det har till stor del varit inriktat på forskning om enskilda vulkaner snarare än den större bilden, sa Adam Kent, en vulkanexpert vid Oregon State University och en medförfattare till uppsatsen. "Vi har nu insikten och data för att gå längre än att bara titta på Mount St. Helens och andra välkända vulkaner. Vi kan ta ett steg tillbaka och fråga varför St. Helens skiljer sig från Mount Adams, varför skiljer det sig från Mount Hood?"

Studien tar ett nytt förhållningssätt till detta ämne. "Ett sätt att göra detta är att överväga värmen det tog för att skapa var och en av vulkanerna i Cascades Arc, till exempel, och även jämföra detta med de lokala seismiska våghastigheterna och värmeflödet i skorpan, sa Kent. "Att länka samman dessa olika datakällor på detta sätt ger oss en bättre inblick i det förflutna, men ge lite vägledning om vad vi kan förvänta oss i framtiden."

Behovet av att studera vulkaner mer ingående är enkelt, noterade Christy Till från Arizona State University, huvudförfattare till Naturkommunikation uppsats.

I världen lever nästan en miljard människor i områden som är utsatta för vulkanutbrott, 90 procent av dem lever i den så kallade Pacific Ring of Fire.

Subduktionen av den tektoniska plattan Juan de Fuca under den nordamerikanska plattan är den ultimata drivkraften för bildandet av Cascade Range, såväl som många av de jordbävningar som nordväst har upplevt. Subduktion resulterar i djup smältning av jordens mantel, och magman går sedan uppåt mot skorpan och ytan, så småningom når ytan för att producera vulkaner.

Men det finns skillnader mellan vulkanerna, forskarna konstaterar, inklusive i norr och söder om Cascade Range.

"Vulkanerna i norr sticker ut eftersom de står ensamma, " sa Kent. "I söder, du har också igenkännliga toppar som Three Sisters och Mount Jefferson, men du också många tusen mindre vulkaner som Lava Butte och de i McKenzie Pass-området däremellan. Vårt arbete tyder på att tillsammans med de större vulkanerna, dessa små centra kräver nästan dubbelt så mycket magma som matas in i skorpan i den södra delen av kaskadområdet."

Varför är det viktigt?

"Om du bor runt en vulkan, du måste vara beredd på faror och riskerna är olika för varje typ av vulkan, " sa Kent. "De norra kaskaderna kommer sannolikt att få utbrott i framtiden, men vi vet var de förmodligen kommer att vara - vid de större stratovulkanerna som Mount Rainier, Mount Baker och Glacier Peak. I söder kan de större vulkanerna också ha utbrott, men då har vi dessa stora fält av mindre — så kallade 'monogenetiska' vulkaner. För dessa är det svårare att peka ut var framtida utbrott kommer att inträffa."

Området vulkanologi har utvecklats ganska mycket, forskarna erkänner, och det finns nu ett behov av att integrera en del av metodiken för individuella detaljerade studier för att ge en mer heltäckande titt på hela det vulkaniska systemet. Det förflutna är framtidens bästa informatör.

"Om du tittar på en vulkans geologi, du kan säga vilken typ av utbrott som är mest sannolikt att hända, " sa Kent. "Mount Hood, till exempel, är känt för att ha haft ganska små utbrott tidigare, och effekterna av dessa är för det mesta ganska lokala. Crater Lake, å andra sidan, sprid aska över stora delar av det angränsande USA.

"Vad vi skulle vilja veta är varför en vulkan visar sig vara en Mount Hood medan en annan utvecklas till en kratersjö, med en helt annan historia av utbrott. Detta kräver att vi tänker på den data vi har på nya sätt."

Utbrottet av Mt. Helens 1980 var en väckarklocka till hotet från vulkaner på det kontinentala USA, och även om det är anmärkningsvärt, dess utbrott var relativt litet. Mängden magma som var inblandad i utbrottet uppskattades vara 1 kilometer i kubik (tillräckligt för att fylla cirka 400, 000 olympiska simbassänger), utbrottet av Mt. Mazama 6, För 000 år sedan var den skapade Crater Lake 50 km i kub, eller 50 gånger så bra.

Forskarna säger att processen att bygga och riva vulkaner fortsätter idag, även om det är svårt att observera på en daglig basis.

"Om du kunde titta på en time-lapse-kamera över miljoner år, du skulle se vulkaner byggas upp långsamt, och sedan urholkas ganska snabbt, sa Kent, som är i OSU:s College of Earth, Hav, och Atmosfärsvetenskap. "Ibland, båda händer på en gång."

Vilken av kaskaderna är mest sannolikt att få ett utbrott? De smarta pengarna finns på Mount St. Helens, på grund av dess senaste aktivitet, men många av vulkanerna anses fortfarande vara aktiva.

"Jag kan säga er otvetydigt att Mount Hood kommer att få ett utbrott i framtiden, " sa Kent. "Jag kan bara inte säga när."

För protokollet, Kent sa att oddsen för att Mt. Hood skulle få ett utbrott under de kommande 30 till 50 åren är mindre än 5 procent.