A sinistra:mappa tridimensionale della resistività elettrica della crosta terrestre e del mantello più alto nella catena vulcanica meridionale di Washington Cascades che è il risultato di questo studio. I colori rossi indicano che i materiali geologici sono elettricamente conduttivi, e i colori blu indicano che sono elettricamente resistivi. I principali vulcani sono contrassegnati da simboli a cono nero:MSH - Mount Saint Helens, MA - Monte Adams, GR - Rocce di capra, MT - Monte Rainier. il sottile, la banda colorata brillante che si trova immediatamente a ovest del Monte Sant'Elena è interpretata come il risultato di sedimenti metamorfosati relativamente permeabili, prevalentemente di origine marina, che sono incuneati tra blocchi crostali relativamente impermeabili ed elettricamente resistivi. La caratteristica contrassegnata SLB è Spirit Lake Batholith, mentre al di sotto la caratteristica contrassegnata LCC è un conduttore crostale inferiore che si presume sia una fonte del materiale parzialmente fuso che gocciola dal mantello sottostante e che è la fonte dei magmi che alimentano i vulcani Cascade. (A destra) Un cartone animato schizzo che illustra come il materiale parzialmente fuso dal basso può essere deviato attorno allo Spirit Lake Batholith mentre sale verso la superficie. Si vedono anche due zone di elevata attività sismica contrassegnate come MSZ e WRSZ allineate lungo la caratteristica elettricamente conduttiva vista nell'immagine di resistività a sinistra. Credito:Oregon State University
Alcuni dei più chiari, le immagini più complete delle prime diverse miglia della crosta terrestre hanno aiutato gli scienziati a risolvere il mistero del motivo per cui il Monte Sant'Elena si trova al di fuori della linea principale dell'Arco delle Cascate dei vulcani.
Una gigantesca formazione rocciosa sotterranea di circa 20-30 miglia di diametro, noto come il batolite del Lago degli Spiriti, sembra aver deviato il magma e la roccia parzialmente fusa al di fuori dell'arco e ad ovest, formando il vulcano più attivo della regione.
Risultati dello studio, che è stato sostenuto dalla National Science Foundation e realizzato in collaborazione con l'U.S. Geological Survey, vengono pubblicati questa settimana in Geoscienze naturali .
Precedenti studi di imaging hanno utilizzato principalmente metodi sismici. Durante i terremoti naturali e i tremori indotti artificialmente, innescando esplosioni, gli scienziati possono visualizzare alcune delle proprietà delle rocce del sottosuolo seguendo le onde sonore. Questo metodo fornisce indizi sulla struttura, densità e temperatura delle rocce.
Più recentemente, ricercatori stanno usando "magnetotellurico, " o dati MT, che misura la conducibilità elettrica del sottosuolo terrestre. Le variazioni nei campi geomagnetici e geoelettrici possono rivelare molto sulla struttura e la temperatura del sottosuolo, così come la presenza di fluidi come il magma.
"Ogni metodo da solo può portare a un livello di incertezza, ma quando li sovrapponi insieme come abbiamo fatto in questo progetto, ottieni un'immagine molto più chiara di ciò che si trova sotto, "ha detto Adam Schultz, un geofisico dell'Oregon State University che è il principale investigatore della sovvenzione NSF all'OSU e coautore del Geoscienze naturali carta.
"Più a lungo si eseguono le misurazioni, più nitide sono le immagini e più profondo è "vedere" il sottosuolo. Ci siamo concentrati sui 12-15 chilometri superiori della crosta, ma con un esperimento più lungo potremmo vedere da 200 a 300 chilometri sotto la superficie".
La comprensione della formazione del Monte Sant'Elena inizia con la tettonica a zolle. Simile ai giorni nostri, dove la placca di Juan de Fuca viene subdotta sotto il Nord America, in passato blocchi crostali con sedimenti marini sono stati "sbattuti nel continente, dove sono cresciuti, " ha detto Schultz.
"Questo materiale è più permeabile della roccia circostante e permette al magma di attraversarlo, " ha osservato. "Il grande batolite agisce come un tappo nella crosta e devia il magma che normalmente sarebbe eruttato in linea con gli altri grandi vulcani Cascade, con conseguente formazione di Sant'Elena a ovest dell'arco della Cascadia, e il monte Adams leggermente a est."
Il monte St. Helens ha subito una grande eruzione nel maggio del 1980 e da allora ha attraversato periodi di costruzione della cupola (2004-08) e dormienza. Uno studio del 2006 condotto da ricercatori dell'Università di Canterbury in Nuova Zelanda ha fornito alcune immagini del sottosuolo del vulcano. Durante il prossimo anno, Schultz e l'autore dello studio del 2006 utilizzeranno la tecnologia magnetotellurica per raccogliere immagini nuove e, si spera, più nitide per vedere quanto è cambiato da quello studio.
Schultz ha affermato che le immagini dell'ultimo studio sono abbastanza chiare che, monitorando continuamente i campi geoelettrici e geomagnetici, potrebbero essere in grado di rilevare i cambiamenti nel movimento del magma sotto il Monte Sant'Elena, e forse altri vulcani.
"Questo potrebbe darci un nuovo strumento per monitorare il ciclo del magma in modo da non dover aspettare la fase di costruzione della cupola per dirci che le condizioni stanno cambiando, " ha detto Schultz.
