Un nuovo studio rivela perché le camere magmatiche che alimentano eruzioni vulcaniche ricorrenti e spesso esplosive tendono a risiedere in un intervallo di profondità molto ristretto all'interno della crosta terrestre. Le scoperte, pubblicato in Geoscienze naturali , potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio i processi vulcanici in tutto il mondo.

La ricerca si avvale di modelli informatici che catturano la fisica di come le camere magmatiche, serbatoi nella crosta che contengono roccia parzialmente fusa, evolvere nel tempo. I modelli hanno mostrato che due fattori:la capacità del vapore acqueo di fuoriuscire dal magma, e la capacità della crosta di espandersi per adattarsi alla crescita della camera:sono i fattori chiave che limitano la profondità delle camere magmatiche, che si trovano generalmente tra i sei e i 10 chilometri di profondità.

"Sappiamo dalle osservazioni che sembra esserci un punto debole in termini di profondità per le camere magmatiche che eruttano ripetutamente, "ha detto Christian Huber, un geologo della Brown University e autore principale dello studio. "Perché quel punto debole esiste è stata una domanda aperta per molto tempo, e questo è il primo studio che spiega i processi che lo controllano."

Le profondità da sei a 10 chilometri corrispondono generalmente a pressioni di circa 1,5 kilobar sul lato superficiale e 2,5 kilobar sul lato profondo. I modelli hanno mostrato che a pressioni inferiori a 1,5 kilobar, l'acqua intrappolata nel magma forma facilmente bolle, portando a violente esplosioni vulcaniche che fanno esplodere più magma da una camera di quanto possa essere sostituito. Queste camere cessano rapidamente di esistere. A pressioni superiori a 2,5 kilobar, temperature calde nelle profondità della Terra rendono morbide e flessibili le rocce che circondano la camera magmatica, che consente alla camera di crescere comodamente senza eruttare in superficie. Questi sistemi si raffreddano e si solidificano nel tempo senza mai scoppiare.

"Tra 1,5 e 2,5, i sistemi sono felici, "Huber ha detto. "Possono scoppiare, ricaricare e andare avanti."

La chiave dei modelli, Huber ha detto, è che catturano la dinamica sia della crosta ospite che del magma nella camera stessa. La capacità della camera magmatica profonda di crescere senza eruttare era abbastanza ben compresa, ma il limite che il vapore acqueo esercita sulle camere magmatiche poco profonde non era stato apprezzato.

"Non c'era una buona spiegazione del perché questa zona abitabile dovesse finire a 1,5 kilobar, " Huber ha detto. "Mostriamo che il comportamento del gas è davvero importante. Semplicemente provoca l'eruzione di più massa di quella che può essere ricaricata".

Huber afferma che i risultati saranno utili per comprendere il budget globale del magma.

"Il rapporto tra magma che rimane nella crosta e quanto viene eruttato in superficie è una domanda enorme, " Huber ha detto. "Il magma fornisce CO2 e altri gas all'atmosfera, che influenza il clima. Quindi avere una guida per capire cosa esce e cosa rimane è importante".