Forskare vid Cardiff University har avslöjat den verkliga omfattningen av det interna "VVS -systemet" som driver vulkanisk aktivitet runt om i världen.

En undersökning av fickor av magma som finns i kristaller har visat att de stora kamrarna av smält sten som matar vulkaner kan sträcka sig till över 16 km under jordens yta.

Den nya studien, publiceras idag i Natur , har utmanat vår förståelse av havsvulkanernas struktur, med tidigare uppskattningar som tyder på att magmakammare var belägna upp till 6 km under ytan.

Sammankopplade magmakammare och reservoarer är den viktigaste drivkraften för dynamiken i vulkaniska system runt om i världen, så att förstå deras natur är ett viktigt steg mot att förstå hur vulkaner förses med magma, och, i sista hand, hur de bryter ut.

Mellanhavsryggar utgör i synnerhet det viktigaste vulkaniska systemet på vår planet, bildar ungefär 80, 000 km långt nätverk av undervattensberg längs vilka 75 procent av jordens vulkanism sker.

Dock, eftersom dessa vulkaner ligger under tusentals meter vatten, och ibland permanent havsis, vi har bara precis börjat förstå hur dessa vulkaners underjordiska arkitektur ser ut.

Det är känt att magma VVS -system finns under jordens yta, som kan ses som en serie sammankopplade magmakanaler och reservoarer, ungefär som rören och tankarna som utgör VVS-system i ett hus, i stället vid åsar i mitten av havet är kranen en vulkan.

I deras studie, laget analyserade vanliga mineraler som olivin och plagioklas som växte djupt inuti vulkanerna och därefter utbröt från Gakkel Ridge som ligger under Ishavet mellan Grönland och Sibirien.

Dessa mineraler fungerar som bandspelare från vilka förändringar i de fysiska och kemiska förhållandena i miljön där de växte kan mätas. Kritiskt, teamet kunde registrera vilka processer som inträffade och på vilka djup dessa mineraler började kristallisera i magma-reservoarer.

Huvudförfattare till studien, Ph.D. student Emma Bennett, från School of Earth and Ocean Sciences, sade:"För att beräkna djupet av magmareservoarer använde vi smältinneslutningar, som är små fickor av magma som fastnar i växande kristaller på olika djup i det magmatiska systemet. Dessa smältfickor innehåller löst CO ₂ och H2O.

"Eftersom smältan inte kan lösa upp lika mycket CO ₂ vid grunt tryck som det kan vid högt tryck, vi kan bestämma vilket tryck smältinneslutningen var fångade, och i sin tur räkna ut på vilket djup kristallisationen inträffade, genom att mäta mängden CO ₂ i smältinneslutningarna.

"Förenklat uttryckt, kristalltillväxt i en magmatisk miljö kan liknas vid tillväxtringarna på ett träd; till exempel, en förändring i den kemiska miljön kommer att resultera i tillväxten av ett nytt lager med en annan kristallsammansättning.

"Genom att analysera flera smältinneslutningar kan vi börja rekonstruera arkitekturen i det magmatiska systemet."

Studien var den första som använde mineralet plagioklas som en proxy för djupet av magmareservoarer, med tidigare studier med mineralet olivin.

Resultaten visade att magma VVS-system vid åsar i mitten av havet sträcker sig till mycket större djup än man tidigare trott. Oceanisk skorpa är normalt bara cirka 6 km tjock, och konventionella magmakammare ansågs vara belägna här.

Ändå har de nya uppgifterna visat att VVS-systemet sträcker sig till minst 16 km djup, vilket innebär att magmakamrarna som matade Gakkel Ridge-vulkanerna ligger mycket djupare ner i manteln.