Kristalet nga shtatë vullkane të Andeve kanë të njëjtën gjurmë kimike, duke lidhur shkakun e shpërthimit të secilit vullkan me një impuls magme të nxehtë që vjen nga thellësitë e Tokës. Një vullkan që shpërthen vetëm një herë dhe më pas mbetet përgjithmonë i qetë duket krejt ndryshe nga një vullkan që ka shpërthyer vazhdimisht.
Megjithatë, një studim i shtatë vullkaneve të Andeve sugjeron se, pavarësisht historive të tyre të ndryshme, shpërthimet e tyre kanë pasur të njëjtin shkak nxitës.
Kristalet e fundit që u formuan përpara çdo shpërthimi mbartin të njëjtën gjurmë kimike, e cila tregon se një impuls magme më të nxehtë është ngritur nga thellësitë e Tokës.
Daniela Parra-Encalada, studente doktorature në Shkollën e Mjedisit në Universitetin e Queenslandit, e identifikoi këtë gjurmë kimike në plagioklaz.
Ky është një mineral i zakonshëm me ngjyrë të bardhë, i cili përbën pjesën më të madhe të kristaleve në shkëmbinjtë vullkanikë.
Parra-Encalada punoi së bashku me autoren kryesore të studimit, Teresa Ubide, si dhe me kolegë nga Australia, Universiteti i Kilit, Spanja dhe Argjentina.
Së bashku, ata mblodhën mostra llave dhe hiri nga shtatë vullkane përgjatë një shtrirjeje prej 230 kilometrash në Andet Qendrore.
Studimi mbështetet në 28 mostra shkëmbinjsh. Nëse e njëjta shenjë mund të ndihmojë ndonjëherë në parashikimin e një shpërthimi vullkanik, kjo është një çështje që ekipi sapo ka filluar ta testojë.
Kristalet më të reja përputhen me njëra-tjetrën
“Plagioklazi formohet në magmë vetëm disa kilometra nën sipërfaqe, duke reaguar ndaj ndryshimeve të temperaturës, përmbajtjes së ujit dhe përbërjes së magmës”, tha Parra-Encalada.
Një nga këto reaksione është zëvendësimi i kalciumit me natriumin, kështu që çdo kristal ruan një regjistrim të përbërjes së magmës nga e cila është formuar.
Në çdo shkëmb që ekipi analizoi, u gjetën dy lloje kristalesh. Kristalet e mëdha, me gjatësi deri në rreth 2 milimetra, u formuan ngadalë, ndërsa magma qëndronte e depozituar nën tokë.
Kristalet shumë të vogla, me gjatësi më pak se rreth 300 mikrometra, u formuan gjatë ngritjes përfundimtare të magmës drejt sipërfaqes.
Kristalet e vogla janë të vetmet që u formuan tërësisht nga magma që shpërtheu.
Në të shtatë vullkanet, ato kishin pothuajse të njëjtin raport të kalciumit me natriumin, ndërsa shtresat e jashtme të kristaleve të mëdha përputheshin me to.
Ekipi e quajti këtë interval të ngushtë përbërjeje kimike “fusha e shpërthyeshmërisë së plagioklazit”.
Vullkanet në studim vështirë se mund të kishin histori më të ndryshme.
Lascar, vullkani më aktiv i rajonit, ka pranë tij vullkane që kanë shpërthyer vetëm një herë, disa prej tyre deri në 3 milionë vjet më parë.
Disa ndodhen në harkun kryesor vullkanik, ndërsa të tjerë shumë më larg tij, ku korja e Tokës është përgjysmë më e hollë.
Në një intervistë për Earth.com, Parra-Encalada u pyet se çfarë e kishte habitur më shumë nga kjo përputhje.
“Ajo që na habiti më shumë ishte zbulimi se kjo ngjashmëri lidhej me teksturat dhe format e kristaleve të plagioklazit”, tha ajo.
Kristalet më të vjetra zbulojnë të kaluarën e magmës
Bërthamat e kristaleve të mëdha treguan një histori tjetër. Rreth gjysma e të gjithë plagioklazit në këta shkëmbinj nuk ishte formuar aspak nga magma që shpërtheu.
Përbërja e tyre kimike tregon praninë e një magme të pasur me silicë, e cila u ftoh dhe u kristalizua për një kohë të gjatë, disa kilometra nën sipërfaqe. Gjatë këtij procesi, ajo përthithi materiale nga korja përreth e Tokës.
Vullkanologët e quajnë këtë lloj mase magmatike të ngadaltë dhe të mbushur me kristale “mush” (masë magmatike e kristalizuar pjesërisht).
Në shkëmbinjtë e Andeve, pjesë të kësaj mase u shfaqën në formën e grumbujve të kristaleve të ndërthurura me njëri-tjetrin, si dhe të copëzave të shkëmbinjve plotësisht të ngurtësuar. Këto pjesë u shkëputën dhe u transportuan drejt sipërfaqes kur ndodhi shpërthimi.
Kristalet e bllokuara kanë të njëjtën përbërje kimike me kristalet e gjetura në depozitat e lashta të shpërthimeve gjigante në këtë rajon. Parra-Encalada i tha Earth.com se ky ishte një nga dy zbulimet që e kishin emocionuar më shumë.
Sipas saj, të njëjtat sisteme magmatike të bllokuara mund të kenë gjithashtu rëndësi për mënyrën se si bakri dhe ari grumbullohen nën tokë.
Ekipi tani po krahason kristalet e Andeve me ato të depozitave të mëdha minerare.
Magma e freskët ndryshoi ekuilibrin
Për të kuptuar se çfarë nënkupton kjo gjurmë kimike, studiuesit kryen simulime kompjuterike të ftohjes dhe kristalizimit të magmës në thellësi të ndryshme.
Kristalet e bllokuara u formuan në temperatura rreth 750–850°C, në një thellësi deri në 11 kilometra nga sipërfaqja.
Kristalet që i përkasin fushës së shpërthyeshmërisë u formuan në temperatura më të larta, rreth 900–975°C. Magma nga e cila u formuan sapo ishte ringrohur nga një injektim i ri magme që vinte nga thellësitë e Tokës.
Ky injektim i ri përmbante gjithashtu më shumë ujë të tretur. Ndërsa përzierja ngrihej drejt sipërfaqes, uji filloi të çlirohej në formën e flluskave, duke krijuar presion në dhomën e cekët magmatike.
Izotopet e stronciumit treguan të njëjtën histori: bërthamat e kristaleve mbanin gjurmët e magmës që kishte përthithur materiale nga korja e vjetër e Tokës, ndërsa shtresat e jashtme përputheshin me magmën e freskët që i kishte transportuar ato.
Sipas interpretimit të ekipit, një vullkan në këtë hark vullkanik ka nevojë për një shtytje nga thellësitë e Tokës që të shpërthejë, dhe pikërisht këtë shtytje e regjistrojnë kristalet më të reja.
Modeli shtrihet përgjatë Paqësorit
Më pas, Parra-Encalada analizoi të dhënat për plagioklazin nga një bazë publike të dhënash gjeokimike, e cila përfshin 26 harqe vullkanike.
Përbërja mesatare e kristaleve në mbarë botën rezultoi brenda fushës së shpërthyeshmërisë së identifikuar në Ande. E njëjta gjë u vu re edhe në vlerat mesatare të Vargmalit Kaskadë dhe të Kamçatkës.
“Dhe kjo nuk ndodhte vetëm në Ande!”, tha ajo.
Në Ishujt Aleutianë dhe në Indonezi, korja e Tokës ndryshon nga ajo kontinentale në atë oqeanike. Edhe në këto rajone, shtresat e jashtme të kristaleve përputheshin me fushën e shpërthyeshmërisë, ndërsa bërthamat e tyre shfaqnin përbërje më të ndryshme.
Rezultati ndihmon gjithashtu në shpjegimin e një misteri të vjetër. Llavat me përmbajtje të ndërmjetme të silicës shpërthejnë zakonisht përgjatë këtyre harqeve vullkanike, ndërsa magmat e pasura dhe ato të varfra me silicë, të cilat përzihen për t’i prodhuar ato, rrallë arrijnë më vete në sipërfaqe.
Kristalet sugjerojnë se korja e Tokës funksionon si një filtër: si masa e trashë magmatike e pasur me silicë, ashtu edhe masa e dendur e pasur me hekur mbeten të bllokuara, ndërsa vetëm përzierja e ndërmjetme, e ringrohur, arrin të dalë në sipërfaqe.
Shpërthimet gjigante mund të funksionojnë ndryshe
Dy nga mostrat u morën nga një depozitë e lashtë nën vullkanin Lascar. Ajo u krijua nga një prej shpërthimeve shpërthyese që formojnë kaldera dhe që mbuluan rajonin rreth 4 milionë vjet më parë.
Këto kristale pothuajse nuk shfaqnin fare shenja të ringrohjes. Në një hartë kimike të një prerjeje të plotë të shkëmbit, 97% e kristaleve kishin vazhduar të formoheshin në mënyrë të qëndrueshme, pa asnjë shqetësim.
Kjo do të thotë se shtytja që shkakton një shpërthim të zakonshëm në Ande mund të mos jetë e njëjta që shkakton shpërthimet gjigante.
Autorët sugjerojnë se këto rezervuarë gjigantë, të pasur me silicë, mund të destabilizohen dhe të zbrazen vetë, pasi të jetë grumbulluar një sasi e mjaftueshme magme.
A mund të ndihmojnë kristalet në parashikimin e shpërthimeve vullkanike?
Përdorimi i përbërjes kimike të kristaleve për të identifikuar vullkanet që kanë më shumë gjasa të shpërthejnë mbetet ende një ide e patestuar.
Siç shpjegoi Parra-Encalada, ideja është se një vullkan, kristalet e mëdha të të cilit kanë gjithashtu përbërje kimike pranë fushës së shpërthyeshmërisë, mund të përmbajë magmë që ndodhet tashmë pranë kushteve të nevojshme për një shpërthim.
Disa nga kristalet e brendshme në vullkanin Lascar e shfaqin këtë karakteristikë. Lascar shpërtheu për herë të fundit në vitin 2022, dy javë pasi ekipi kishte përfunduar punën në terren në atë zonë.
“Nëse vërejmë një model të ngjashëm edhe në vullkane të tjera poligjenetike, ku shumica e kristaleve të plagioklazit kanë përbërje brenda fushës së shpërthyeshmërisë, kjo mund të tregojë praninë e një sistemi vullkanik që meriton vëmendje më të madhe”, theksoi Parra-Encalada.
Termi poligjenetik i referohet një vullkani që shpërthen më shumë se një herë.
Asgjë në këtë studim nuk e lidh këtë gjurmë kimike me shpeshtësinë e shpërthimeve të një vullkani apo me kohën kur mund të ndodhë shpërthimi i radhës. Ekipi do ta trajtojë këtë çështje në punimin e ardhshëm shkencor.
Mostrat vijnë gjithashtu vetëm nga një pjesë e një harku të vetëm kontinental. Krahasimi global mbështetet në të dhënat e studiuesve të tjerë, shumica e të cilave nuk përfshijnë analizimin e veçantë të çdo kristali, siç u bë në këtë studim.
