Geologen hebben de details van de interne structuur van de Yellowstone-supervulkaan achterhaald, inclusief fysieke omstandigheden, chemische samenstelling en de redenen voor de vorming van de verschillende lagen. De prestatie is gedocumenteerd in een wetenschappelijk artikel gepubliceerd in Geophysical Research Letters door Dylan Colon en Ilya Bindeman van de Universiteit van Oregon, en Taras Gerya van de Zwitserse Hogere Technische School van Zürich.
In 2014 ontdekten wetenschappers met behulp van seismische golven "scannen" in de diepten van Yellowstone een grote ophoping van magma (een magmatisch lichaam, zoals experts zeggen).
De caldera geeft echter te veel helium en kooldioxide af om alleen door het gevonden magma-lichaam te worden verklaard. Dit zette wetenschappers ertoe aan te geloven dat een andere "bubbel" van magma op grote diepten ligt. In 2015 bevestigden seismologische studies deze veronderstelling.
Maar hoeveel magma zit er in deze twee lichamen? In welke fysieke toestand verkeert ze? Wat is de chemische samenstelling? Al deze vragen bleven onbeantwoord.
Om daar achter te komen, voerde het team van Colon grootschalige supercomputersimulaties uit met behulp van seismische gegevens en bekende natuurkundige wetten.
Als resultaat presenteerden geologen het volgende beeld. Op een diepte van 5–10 kilometer wordt de zogenaamde bros-ductiele overgangszone waargenomen. Hier maken de harde broze rotsen van de bovenkorst plaats voor plastic en stroperig. Dit komt doordat een temperatuurstijging de plasticiteit van de stof verhoogt, terwijl een toename van de druk de kwetsbaarheid vermindert.
De complexe fysische omstandigheden in deze zone leiden tot de vorming van een relatief harde, niet gesmolten onderliggende laag, die een diepte inneemt van 10-20 kilometer. Het bestaat voornamelijk uit gabbro, een gesteente dat gestold magma is met een hoog smeltpunt.
Promotie video:
Onder deze laag, op een diepte van 20-40 kilometer, bevindt het onderste magmatische lichaam zich, en daarboven - het bovenste. Ze verschillen in chemische samenstelling. Met name het bovenste magma bestaat uit rhyoliet en is rijk aan opgeloste gassen. Wat deze structuren gemeen hebben, is dat ze bestaan uit een stof met een relatief laag smeltpunt. Dit maakt het magma vloeibaar. Het meeste van dit materiaal zijn gesmolten aardkorstrotsen, hoewel het onderste magma-lichaam gedeeltelijk vanuit de mantel wordt gevoed.
Het bovenste "meer" van magma warmt op en verzacht de nabijgelegen aardkorstlagen, maar de grote hoeveelheid water verhindert dat het te veel opwarmt. Dit water voedt ook de beroemde geisers en warmwaterbronnen van Yellowstone.
"De simulatieresultaten zijn consistent met waarnemingen die zijn gedaan door seismische golven door dit gebied te sturen", legt Bindeman uit. "Dit werk lijkt de oorspronkelijke aannames te bevestigen en geeft ons meer informatie over de locatie van magma in Yellowstone."
De onderzoekers ontdekten ook de kenmerken van de mantelpluim die diep onder Yellowstone lag. Het is 175 graden Celsius heter dan de omringende rotsen en de bovengrens bevindt zich op een diepte van 80 kilometer.
"Deze studie helpt ook bij het verklaren van enkele van de chemische signaturen die worden aangetroffen in uitgebroken materialen", zegt Colon. "We kunnen het ook gebruiken om te bestuderen hoe heet de mantelpluim is door verschillende pluimmodellen te vergelijken met de feitelijke situatie in Yellowstone."
Helaas laten de resultaten van het werk het tot op heden nog steeds niet toe om de datum van de volgende supervulkaanuitbarsting te voorspellen. Laten we eraan herinneren dat een dergelijke ramp in staat is een heel continent te bedekken met een laag as. De laatste grootschalige uitbarsting van Yellowstone vond ongeveer 630 duizend jaar geleden plaats.
De verkregen gegevens zijn overigens niet alleen interessant voor onderzoekers die Yellowstone bestuderen. Colon zei dat de resulterende foto typerend kan zijn voor supervulkanen over de hele wereld.
Anatoly Glyantsev
