Un nuovo studio di geoscienziati dell'Università di Liverpool ha identificato la temperatura alla quale il magma di raffreddamento si rompe per formare colonne geometriche come quelle trovate al Giant's Causeway nell'Irlanda del Nord e Devils Postpile negli Stati Uniti.

Le colonne geometriche si trovano in molti tipi di rocce vulcaniche e si formano quando la roccia si raffredda e si contrae, risultante in una serie regolare di prismi o colonne poligonali.

I giunti colonnari sono tra le caratteristiche geologiche più sorprendenti sulla Terra e in molte aree, compreso il Selciato del Gigante, hanno ispirato mitologie e leggende.

Una delle domande più durature e intriganti che i geologi devono affrontare è la temperatura alla quale il magma di raffreddamento forma queste articolazioni colonnari.

I geoscienziati di Liverpool hanno intrapreso uno studio di ricerca per scoprire quanto fossero calde le rocce quando si sono spaccate per formare queste spettacolari pietre miliari.

In un articolo pubblicato su Comunicazioni sulla natura , ricercatori e studenti della School of Environmental Sciences dell'Università hanno progettato un nuovo tipo di esperimento per mostrare come quando il magma si raffredda, si contrae e accumula stress, finché non si rompe. Lo studio è stato eseguito su colonne basaltiche del vulcano Eyjafjallajökull, Islanda.

Hanno progettato un nuovo apparato per consentire il raffreddamento della lava, stretto in una pressa, contrarsi e spezzarsi per formare una colonna. Questi nuovi esperimenti hanno dimostrato che le rocce si fratturano quando si raffreddano di circa 90-140 °C al di sotto della temperatura alla quale il magma si cristallizza in una roccia, che è circa 980°C per i basalti.

Ciò significa che i giunti colonnari esposti nelle rocce basaltiche, come osservato tra gli altri al Giant's Causeway e Devils Postpile (USA), si formarono intorno all'840-890 aC.

Yan Lavallee, Professore di vulcanologia di Liverpool che ha guidato la ricerca, ha dichiarato:"La temperatura alla quale il magma si raffredda per formare queste articolazioni colonnari è una domanda che ha affascinato il mondo della geologia per molto tempo. Volevamo sapere se la temperatura della lava che causa le fratture fosse calda, caldo o freddo.

"Ho passato più di un decennio a riflettere su come affrontare questa domanda e costruire l'esperimento giusto per trovare la risposta a questa domanda. Ora, con questo studio, abbiamo scoperto che la risposta è calda, ma dopo che si è solidificato."

Dottor Anthony Lamur, per il quale questo lavoro faceva parte del suo studio di dottorato, ha aggiunto:"Questi esperimenti sono stati tecnicamente molto impegnativi, ma dimostrano chiaramente la potenza e il significato della contrazione termica sull'evoluzione delle rocce raffreddanti e sullo sviluppo delle fratture".

Dottor Jackie Kendrick, un ricercatore post-dottorato nel gruppo di Liverpool ha dichiarato:"Conoscere il punto in cui il raffreddamento delle fratture del magma è fondamentale, poiché, oltre a portare all'incisione di questa straordinaria caratteristica geometrica, avvia la circolazione del fluido nella rete di frattura. Il flusso del fluido controlla il trasferimento di calore nei sistemi vulcanici, che può essere sfruttato per la produzione di energia geotermica. Quindi i risultati hanno enormi applicazioni sia per la vulcanologia che per la ricerca geotermica".

Comprendere come il raffreddamento del magma e delle rocce si contraggono e si fratturano è fondamentale per comprendere la stabilità dei costrutti vulcanici e come il calore viene trasferito nella Terra.

Il professor Lavallée ha aggiunto:"I risultati fanno luce sulle osservazioni enigmatiche della perdita di refrigerante fatte dagli ingegneri islandesi mentre perforavano rocce vulcaniche calde a più di 800°C; la perdita di refrigerante in questo ambiente non era prevista, ma il nostro studio suggerisce che una sostanziale contrazione di tali rocce calde avrebbe aperto ampie fratture che hanno drenato la sospensione di raffreddamento dal pozzo.

"Ora che lo sappiamo, possiamo rivisitare la nostra strategia di perforazione e proseguire la nostra ricerca per il nuovo sviluppo delle fonti di energia magmatica".