Wissenschaftler untersuchen den Magmakörper von Socorro, um das Verständnis des Vulkans zu verbessern

Obwohl Vulkane umfassend untersucht wurden, erweist es sich als herausfordernd, die Geheimnisse des zugrunde liegenden Magmatransports zu entschlüsseln. Grant Block, ein Doktorand am Fachbereich Physik und Astronomie der University of New Mexico, führte kürzlich eine gründliche Untersuchung des Socorro Magma Body (SMB) in Socorro, New Mexico, durch, die einen Einblick in magmatische Prozesse bietet, die für die vulkanische Aktivität (obwohl dort) wichtig sind gibt es keine solche Aktivität über dem SMB).

Block, zusammen mit seinem Ph.D. Berater Professor Mousumi Roy arbeitete mit der University of Alaska in Fairbanks zusammen, um das Verständnis des SMB zu fördern. Die Forschung mit dem Titel „Magma innerhalb einer heterogenen Kruste unter Druck setzen: Eine Fallstudie am Socorro Magma Body, New Mexico, USA“ wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Geophysikalische Forschungsbriefe.

In dieser Arbeit wird modelliert, wie Magma in der Kruste in Magmakörpern (Regionen, die hauptsächlich aus flüssigem Magma bestehen) und „Brei“ (hauptsächlich feste Kristalle und etwas flüssiges Magma) gespeichert wird. Es wird angenommen, dass Breizonen zu zähflüssig sind, um ausbrechen zu können, aber sie sind wahrscheinlich schwächer als das umgebende Gestein.

Der Zweck dieses Projekts bestand darin, die Mechanismen besser zu verstehen, die das an der Oberfläche über dem SMB beobachtete Muster aus zentraler Anhebung und peripherer Absenkung, der sogenannten „Sombrero-Deformation“, verursachen. Der SMB ist ein Magmakörper mittlerer Kruste ohne Magmatransport oder Vulkanismus darüber, was ihn zu einem perfekten „Labor“ macht, um die Dynamik von Magmakörpern mittlerer Kruste im Allgemeinen zu untersuchen.

„Die Erweiterung unseres Wissens über Magmakörper in der mittleren Kruste wird uns helfen, die gesamten Magmatransportsysteme in der Erdkruste besser zu verstehen. Es sind diese Systeme, die jeden Vulkanausbruch auf der Erde befeuern, daher ist ihre Untersuchung von entscheidender Bedeutung“, erklärte Block.

Block und sein Team interessierten sich insbesondere für die Rolle von „Brei“ in diesen Systemen. Brei ist Magma, das so weit kristallisiert ist, dass es zu zähflüssig ist, um ausbrechen zu können, aber dennoch stärker verformbar ist als das umgebende Gestein. Es wird angenommen, dass es für die Dynamik und Entwicklung von Magmareservoiren wie dem SMB von Bedeutung ist.

In diesem Projekt wurde die Oberflächenverformung am Socorro Magma Body (SMB) genutzt, um die Magma-Brei-Wechselwirkung zu untersuchen. Frühere Messungen der Oberflächenverformung am SMB zeigten eine langanhaltende „Sombrero“-Verformung.

„Unser Ziel für dieses Projekt war es, Messungen der Oberflächenverformung über dem SMB zu nutzen, um die Rolle des Breis im SMB besser zu verstehen. Dies könnte zum Verständnis der Geowissenschaftler über krustale Magmatransportsysteme als Ganzes beitragen“, sagte Block.

Blocks Forschung war rechnerisch, das heißt, er entwickelte Computersimulationen eines vereinfachten SMB-Systems, das er am Center for Research Computing (CARC) der UNM ausführte. Die Entwicklung dieser Simulationen wurde durch Satellitenradardaten beeinflusst, die von Mitarbeitern der University of Alaska in Fairbanks analysiert wurden. Block konnte zeigen, dass seine Simulationen gut mit dem beobachteten Muster der Oberflächenbewegungen aus den von der University of Alaska in Fairbanks analysierten Radardaten übereinstimmten.

„Diese Vereinbarung ermöglicht es uns, Parameter aus meinen Modellen zu verwenden, wie etwa die Geometrie und Viskosität einer matschigen oder anderweitig nachgiebigen Region um das SMB, um Vorhersagen über die tatsächlichen SMB-Systeme zu treffen (die sehr schwer direkt zu beobachten sind). Diese Parameter haben wir gefunden.“ kann in späteren Studien weiter getestet werden“, sagte Block.

Neue Satellitenradarmessungen stimmen mit dem zuvor gemeldeten Muster überein und bestätigen, dass diese Verformung über fast 100 Jahre hinweg bemerkenswert konstant blieb. Block und Roy gehen davon aus, dass dies auf eine große schwache, willfährige Region rund um das SMB zurückzuführen ist, die sich als Brei erweisen könnte.

Ihre Computermodelle reproduzieren ein langanhaltendes, konsistentes Sombrero-Deformationsmuster, das von den Breieigenschaften sowie der Druckbeaufschlagung des Magmakörpers abhängt, und die Autoren vermuten, dass diese Faktoren erklären könnten, warum dieses Muster relativ selten ist.

Die Wissenschaftler konnten feststellen, dass ihre Simulationen eine gute Übereinstimmung mit den Daten aufweisen, wenn sie einen nachgiebigen Bereich mit niedrigerer Viskosität aufweisen als die Hintergrundstruktur, die eine SMB-Quelle umgibt, die in periodischer, asymmetrischer Weise unter Druck gesetzt wird. Diese nachgiebige Region könnte matschig oder auf andere Weise geschwächt sein. Diese Frage wird Gegenstand künftiger Arbeiten sein.

„Niemand in New Mexico ist einer unmittelbaren Bedrohung durch vulkanische Unruhen durch die SMB oder irgendetwas anderes im Staat ausgesetzt. Direkt unter unseren Füßen liegt jedoch ein ideales Testgelände, das Wissenschaftlern helfen wird, Vulkane auf der ganzen Welt zu verstehen. Und über die SMB hinaus noch so viel.“ Die reiche Naturlandschaft und Geschichte New Mexicos wurde durch magmatische Aktivität geprägt – von Valles Caldera über El Malpais bis Bandelier.

„Wir leben in einem Staat, der von Vulkanen geprägt ist, und jetzt kann unser Staat eine wichtige Rolle dabei spielen, die Menschen zu verstehen und die Menschen vor Vulkanen zu schützen. Darauf kann jeder New Mexikaner stolz sein“, sagte Block.

Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass ein (potenziell matschiger) nachgiebiger Bereich um eine Quelle mit asymmetrischem Druck eine vernünftige Annäherung an die Mechanik des SMB darstellt, die anhand von Daten zur Bodenoberflächengeschwindigkeit verifiziert wurde.