Landskapet i östra Australien är prickat med hundratals slocknade vulkaner. De gav upphov till en miljö som aboriginerna har varit anslutna till i tiotusentals år, och de rika jordar som det moderna Australien har vuxit på under de senaste hundra åren.

Ändå tills nyligen, dessa vulkaner utgjorde ett geologiskt mysterium. Det finns två vanliga sätt att vulkaner bildas:vid kanterna av tektoniska plattor, eller på toppen av blötar av hett material som kallas "mantelplymer, " som reser sig från planetens djupa inre. För de flesta av östra Australiens vulkaner, dock, ingen av dessa förklaringar passar räkningen.

Vi har nu löst pusslet. Genom att studera historien om utbrotten och den kemiska sammansättningen av stenarna de spottade ut, vi upptäckte en tidigare okänd geologisk mekanism som länkar samman vulkaner från Far North Queensland till södra spetsen av Tasmanien.

Australiens vulkaniska förbindelse

Du kanske blir förvånad över att höra att hundratals vulkaner har haft ett utbrott längs hela den östra sidan av Australien under de senaste 100 miljoner åren. Denna vulkanism sträckte sig också offshore till Nya Zeeland och den nedsänkta kontinenten Zealandia.

De flesta av världens vulkaner bildas när en process som kallas "subduktion" trycker ner delar av havsbotten i jordens mantel, där det smälter och producerar vulkanism vid ytan. Det mest kända exemplet på denna typ av vulkanism är Ring of Fire runt Stilla havet.

Alternativt kedjor av vulkanöar kan byggas av hett material som stiger upp från jordens djupa inre - kallade "mantelplymer" - i en process som skapade sådana som Hawaii, Island, och Galapagosöarna. Dessa så kallade "hotspot-kedjor" spårar rörelsen av tektoniska plattor när nya öar bildas över en stationär mantelplym.

Dock, de flesta av vulkanerna i vår bakgård är inte släkt med mantelplymer och är inte nära plattgränser. Så varför är de här?

Undersöker Australiens vulkaniska puls

Vår studie, publicerad idag i Science Advances, visar frekvensen av vulkanutbrott i östra Australien och Zealandia beror på vad som händer med havsbotten ungefär 3, 000 kilometer längre österut.

Varför händer detta? Allt har att göra med hur mycket vatten och koldioxid som finns i havsbotten, som återvinns ner i manteln.

Under många miljoner år, en reservoar av dessa flyktiga ingredienser har byggts upp i manteln, mer än 410 kilometer under ytan. Denna reservoar förblir vilande under den australiska plattan, tills tektoniska krafter skapar rörelser.

Eftersom plattor av havsbottnen subduceras vid Tonga-Kermadec-graven, som går från Nya Zeeland hela vägen till Samoa, vibrationerna når hela vägen till mantelreservoaren under östra Australien och Zealandia. Som ett resultat, vatten och koldioxid skakar loss från reservoaren och stiger upp för att producera vulkanutbrott vid ytan.

Vi hittade vårt första bevis för denna drivande process i den djupa historien om vulkanutbrott i regionen. Det skedde två gradvisa ökningar av vulkanismen, en för mellan 60 miljoner år sedan och 21 miljoner år sedan, och den andra från 10 miljoner år sedan till 2 miljoner år sedan. Dessa perioder skiljdes åt av en kort (i geologiska termer) dämpning av utbrottsfrekvensen.

Båda avsnitten producerades av stora omorganisationer av jordens tektoniska plattor, där plattorna snabbt ändrar hastighet och riktning. Dessa förändringar ledde till att en massiv hög av västra Stilla havets havsbotten underkastades, vilket i sin tur orsakade vulkanisk aktivitet då vatten och koldioxid skakades från sin reservoar i manteln.

Fingeravtryck Australiens mystiska vulkaner

Denna subduktionsprocess är inte unik för den australiensiska östkusten. Det som skiljer den östra Australien-Zeeland-regionen åt är att havsbotten som trycks under kontinenten från västra Stilla havet är rik på material som innehåller vatten och koldioxid.

Inte bara det, men dessa material verkar samlas på ett grunt djup i manteln under en lång tidsperiod, snarare än att sjunka djupare in i jordens inre. Detta skapar en zon djupt i manteln precis under Australiens östkust som är berikad med flyktiga material.

Vi undersökte den kemiska sammansättningen av stenar som producerats av dessa forntida utbrott över hela regionen och fann att de allra flesta delade gemensamma kemiska fingeravtryck. Dessa fingeravtryck berättade för oss att utbrotten över den östra tredjedelen av Australien och Zealandia kom från en vanlig mantelreservoar, som endast kunde ha bildats genom subduktion av forntida havsbotten. Detta var den sista pusselbiten som hjälpte oss att koppla ihop till synes slumpmässiga vulkaner över 100 miljoner år av historia.

Nya "ögon" att utforska utomlands och hemma

Genom att kombinera vulkanhistoriens perspektiv, tektoniska plattrörelser och geokemi kan också hjälpa oss att låsa upp andra explosiva mysterier i vår naturliga värld. Vi hoppas kunna testa vår modell ytterligare i andra gåtfulla regioner där vulkaner dyker upp i mitten av tektoniska plattor, som västra USA, östra Kina, och runt Bermuda.

Sålänge, vi hoppas att våra upptäckter ger dig ett nytt sätt att se på de många vackra vulkankullarna och andra funktioner i östra Australien. Om du kör runt på landet i sommar, här är våra fem bästa vulkaniska höjdpunkter för din reseglädje:

• Cradle Mountain, Tasmanien
• Mount Gambier, södra Australien
• Organ Pipes National Park, Victoria
• Sawn Rocks Narrabri, New South Wales
• Undara lavarör, Queensland

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.