Forskning utförd av en Ph.D. student vid Wits School of Geosciences avslöjar att basaltiska magmakammare kan utvecklas som stora kroppar av kristallfria smältor i jordskorpan. Den här studien utmanar ett nyligen uppstått paradigm att magmakammare är enorma massor av kristallrik mos – med andra ord, kristaller med bara en mycket liten mängd smälta.

Försök att förstå processerna som verkar i magmakammare i vår planets skorpa är otroligt utmanande eftersom de är dolda från direkta observationer. Geologer måste följa en indirekt metod för att studera dessa egenskaper, som att undersöka deras forntida fossiliserade lämningar som är exponerade på jordens yta efter miljontals år av erosion.

Att undersöka tillståndet för magma i en kammare är mycket krävande, eftersom det kräver studiet av själva kontakten mellan magmakropparnas kristalliserande marginaler (även kallade stelningsfronter) och deras flytande inre.

Svårigheter att förstå beteendet hos stelningsfronter kan lyckligtvis övervinnas genom att studera en särskilt fascinerande bergart, kallad massiv magnetit, från Bushveld Complex i Sydafrika.

"Magnetitit innehåller krom som är en extremt känslig indikator på magmakammarprocesser och kan användas för att studera stelningsfronter i extrem detalj, säger Willem Kruger, en Ph.D. elev som genomförde studien.

"Genom att kartlägga fördelningen av krom i magnetitit i fältet kan vi observera de tvådimensionella utbredningsmönstren för stelningsfronter i en skala som aldrig tidigare gjorts."

Kruger och hans Ph.D. handledare, Professor Rais Latypov, fann att all utvecklad vätska effektivt avlägsnas från stelningsfronten av magnetitit när den fortplantar sig mot kammarens inre. "Detta beror på extremt effektiv sammansättningskonvektion som sker under kristallisationen av magnetit. Processen resulterar i att stelningsfronten fortplantar sig som en nästan helt fast yta." säger Latypov.

Denna forskning visar att en sådan kraftfull sammansättningskonvektion kan hämma bildandet av kristallrika mushögar i basaltiska magmakammare.

Det finns många skäl att tro att denna process inte är unik för magnetitskikten i Bushveld-komplexet utan kommer sannolikt att fungera i andra bergarter också, till exempel, i Bushvelds ekonomiskt viktiga kromitskikt.

"Våra resultat argumenterar alltså för förekomsten av stora, vätskedominerade magmakammare gömda i jordskorpan, säger Kruger.