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    Relógios de cristal usados ​​para cronometrar o armazenamento de magma antes das erupções vulcânicas

    Mapas de alumínio de nódulos minerais da base da crosta da Islândia que foram estudados. Crédito:Euan J.F. Mutch

    A rocha derretida que alimenta os vulcões pode ser armazenada na crosta terrestre por até mil anos, um resultado que pode ajudar no gerenciamento de riscos vulcânicos e na melhor previsão de quando as erupções podem ocorrer.

    Pesquisadores da Universidade de Cambridge usaram minerais vulcânicos conhecidos como 'relógios de cristal' para calcular por quanto tempo o magma pode ser armazenado nas partes mais profundas dos sistemas vulcânicos. Esta é a primeira estimativa dos tempos de armazenamento de magma perto do limite da crosta terrestre e do manto, chamado de Moho. Os resultados são relatados no jornal Ciência .

    "Isso é como um trabalho de detetive geológico, "disse o Dr. Euan Mutch do Departamento de Ciências da Terra de Cambridge, e o primeiro autor do artigo. "Ao estudar o que vemos nas rochas para reconstruir como foi a erupção, também podemos saber em que tipo de condições o magma é armazenado, mas é difícil entender o que está acontecendo nas partes mais profundas dos sistemas vulcânicos. "

    "Determinar por quanto tempo o magma pode ser armazenado na crosta terrestre pode ajudar a melhorar os modelos dos processos que desencadeiam erupções vulcânicas, "disse o co-autor Dr. John Maclennan, também do Departamento de Ciências da Terra. "A velocidade de aumento e armazenamento do magma está intimamente ligada à transferência de calor e produtos químicos na crosta das regiões vulcânicas, o que é importante para a energia geotérmica e a liberação de gases vulcânicos para a atmosfera. "

    Mapas de alumínio de nódulos minerais da base da crosta da Islândia que foram estudados. Crédito:Euan J.F. Mutch

    Os pesquisadores estudaram a erupção Borgarhraun do vulcão Theistareykir no norte da Islândia, que ocorreu por volta de 10, 000 anos atrás, e foi alimentado diretamente do Moho. Essa área de fronteira desempenha um papel importante no processamento de derretimento, conforme eles viajam de suas regiões de origem no manto em direção à superfície da Terra. Para calcular quanto tempo o magma foi armazenado nesta área limite, os pesquisadores usaram um mineral vulcânico conhecido como espinélio, como um minúsculo cronômetro ou relógio de cristal.

    Usando o método do relógio de cristal, os pesquisadores foram capazes de modelar como a composição dos cristais de espinélio mudou ao longo do tempo, enquanto o magma estava sendo armazenado. Especificamente, eles observaram as taxas de difusão de alumínio e cromo dentro dos cristais e como esses elementos são "zoneados".

    "A difusão de elementos funciona para colocar o cristal em equilíbrio químico com seu entorno, "disse Maclennan." Se soubermos com que rapidez eles se difundem, podemos descobrir por quanto tempo os minerais ficaram armazenados no magma.

    Mapas de alumínio de nódulos minerais da base da crosta da Islândia que foram estudados. Crédito:Euan J.F. Mutch

    Os pesquisadores analisaram como o alumínio e o cromo foram zoneados nos cristais, e percebi que esse padrão estava dizendo a eles algo excitante e novo sobre o tempo de armazenamento de magma. As taxas de difusão foram estimadas usando os resultados de experimentos de laboratório anteriores. Os pesquisadores então usaram um novo método, combinando modelagem de elementos finitos e amostragem aninhada Bayesiana para estimar as escalas de tempo de armazenamento.

    "Agora temos estimativas muito boas em termos de onde o magma vem em termos de profundidade, "disse Mutch." Ninguém jamais obteve esse tipo de informação de escala de tempo da crosta mais profunda. "

    O cálculo do tempo de armazenamento de magma também ajudou os pesquisadores a determinar como o magma pode ser transferido para a superfície. Em vez do modelo clássico de um vulcão com uma grande câmara magmática embaixo, os pesquisadores dizem que, em vez disso, é mais como um 'sistema de encanamento' vulcânico que se estende através da crosta com muitos pequenos 'bicos' onde o magma pode ser rapidamente transferido para a superfície.

    Fotos de Holuhraun 2014-15 (semelhante à erupção estudada). Crédito:Euan J.F. Mutch

    Um segundo artigo da mesma equipe, publicado recentemente na Nature Geoscience, descobriram que há uma ligação entre a taxa de ascensão do magma e a liberação de CO2, o que tem implicações para o monitoramento do vulcão.

    Os pesquisadores observaram que CO2 suficiente foi transferido do magma para o gás ao longo dos dias antes da erupção para indicar que o monitoramento de CO2 poderia ser uma maneira útil de detectar os precursores das erupções na Islândia. Com base no mesmo conjunto de cristais de Borgarhraun, os pesquisadores descobriram que o magma pode subir de uma câmara de 20 quilômetros de profundidade até a superfície em apenas quatro dias.


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