Flyttblock, Colo., USA:Vulkanologers förmåga att uppskatta utbrottsrisker är till stor del beroende av att veta var pölar av magma lagras, djupt i jordskorpan. Men vad händer om magman inte kan upptäckas?

Shane Rooyakkers, en postdoktor vid GNS Science i Nya Zeeland, växte upp i skuggan av berget Taranaki på landets norra ö, vandring på öns många vulkaner. I dag, hans forskning avslöjar dolda faror som kan ha legat under hans fötter hela tiden.

En ny studie, publicerades igår i Geologi , utforskar ett hot som vulkanologer upptäckte först nyligen:förvånansvärt grunda magmapooler som är för små för att upptäckas med vanlig vulkanövervakningsutrustning. En sådan magmakropp upptäcktes på Island 2009, när forskare med Island Deep Drilling Project av misstag borrade direkt in i den smälta stenen två kilometer grundare än djupen där magma hade upptäckts tidigare. Magma började krypa upp i borrhålet, nådde flera meter innan den stoppades med kalla borrvätskor. Studien lägger till en kritisk informationsbit till pusslet genom att koppla den dolda magmen till ett hundraårigt utbrott.

Rooyakkers, som är huvudförfattare på studien och avslutade arbetet vid McGill University, jämförde sammansättningen av den släckta magman, som hade bildat slätt vulkaniskt glas, med stenar från ett utbrott från samma vulkan, Krafla, år 1724. Före hans studie, forskare trodde att den grunda magma de hade borrat i hade placerats efter en serie utbrott på 1980-talet. Ingen förväntade sig att den dolda magman skulle vara relaterad till utbrottet 1724, så vad Rooyakkers hittade var en överraskning.

"När vi tittade på kompositionerna från 1724, vi hittade en nästan perfekt matchning för det som provades under borrningen, " säger Rooyakkers. "Det tyder på att faktiskt, denna magmakropp har funnits där sedan 1724 och har tidigare varit inblandad i ett utbrott vid Krafla. Så det väcker frågan om, "Varför tog inte geofysiken upp det?"

Svaret är storlek. De flesta magma -upptäckt är beroende av seismisk avbildning, som oljebolag använder för att upptäcka reserver djupt under havsbotten. När det finns en jordbävning, instrumenten upptäcker hur lång tid det tar för ljudvågor att färdas genom skorpan. Beroende på stenarnas täthet, ljudvågorna återkommer vid olika tidpunkter. Så om det finns vatten, olja, eller magma lagrad under jord, ljudvågorna ska återspegla det. Men dessa dolda magmakammare är för små för dessa instrument, såväl som andra detekteringsverktyg, att hitta.

"I traditionella metoder för vulkanövervakning, mycket vikt läggs vid att veta var magma är och vilka magmakroppar som är aktiva, " säger Rooyakkers. "Krafla är en av de mest intensivt övervakade och instrumenterade vulkanerna i världen. De har kastat allt utom kökshinken på det när det gäller geofysik. Och ändå visste vi fortfarande inte att det fanns denna ryolitiska magmakropp som sitter på bara två kilometers djup och som kan producera ett farligt utbrott."

Studier som Rooyakkers tyder på att mindre, mer utbredda magmakroppar kan vara vanligare än man tidigare trott, utmanar den konventionella uppfattningen att de flesta utbrott matas från större och djupare magmakammare som kan detekteras tillförlitligt.

Förutom att inte kunna övervaka magmatisk aktivitet, att planera för utbrott och uppskatta risker blir svårare om forskare misstänker att dolda magmakroppar kan finnas. Till exempel, Krafla-vulkanen domineras vanligtvis av basalt, en typ av magma som tenderar att bryta ut passivt (som det senaste utbrottet vid Fagradallsfjall på Island) snarare än i en explosion. Men den dolda magmakroppen vid Krafla är gjord av ryolit, en magmatyp som ofta skapar våldsamma explosioner när den bryter ut.

"Så oro i det här fallet skulle vara att du har en ytlig ryolitisk magma som du inte känner till, så det har inte beaktats i riskplaneringen, "Rooyakkers förklarar." Om det träffas av ny magma som rör sig uppåt, du kan få ett mycket mer explosivt utbrott än du förväntade dig."

När vulkanologer blir medvetna om farorna som är förknippade med dessa grunda, distribuerade magmasystem, de kan arbeta med att förbättra övervakningen, försöker fånga dessa dolda magma pooler. Att täcka ett vulkanområde med fler detektorer kan vara kostsamt, men genom att förbättra upplösningen av magmaavbildning, forskare kan spara ett samhälle eller företag mycket mer än kostnaden för studien. Riskerna varierar från vulkan till vulkan, men generellt, när vi lär oss mer om dessa magmasystem, forskare som arbetar med att uppskatta faror kan vara medvetna om möjligheten av dold magma.

Trots de risker han avslöjar, kommer Rooyakkers fortfarande att bo runt vulkaner?

"Åh ja, Säkert, "säger han med ett skratt." Jag menar, det finns risk med vad som helst, finns det inte?"