Vulkaner har fascinert og skremt både forskere og legfolk i hundrevis av år. Enorme utbrudd som Krakatoa i 1883 og Hunga Tonga–Hunga Haʻapai i 2022 har bokstavelig talt sendt sjokkbølger gjennom jorda. Vulkaner er også noe vi følger tett med på når Island stadig må evakuere innbyggere og bygge voller for å lede lavastrømmer bort fra byer, slik som i Grindavík i 2023 og 2024.
En vulkansignatur er eksplosivitet. Hunga Tonga–Hunga Haʻapai eksploderte så kraftig at den ble hørt (!) syv timer senere – 10 000 kilometer unna i Alaska. Tyntflytende magma gir sjelden slike eksplosive hendelser, men kan likevel være dramatisk.
Under Fagradalsfjall-utbruddet på Island ble det målt lavafontener som skjøt lava opptil 460 meter rett opp i lufta. Til sammenligning ligger toppen av ovarennet i Holmenkollbakken 425 meter over havet.
Ferden gjennom den 30 km tykke jordskorpen
Kraften bak slike lava-jets kommer fra det enorme trykket i magmaen. Før magmaen når overflaten må den finne vei gjennom den rundt 30 kilometer tykke jordskorpen. De øverste ti kilometerne er relativt kalde, og bergartene sprekker når magma presser seg oppover. Magma transporteres raskt – ofte flere meter per sekund – gjennom lange og dype sprekker (ikke tunneler!).
I den dypere halvdelen av jordskorpen, er bergartene gjerne «mykere» og deformeres vanligvis med duktile prosesser. Men fordi magmaen beveger seg så raskt, klarer ikke den mer langsomme duktile deformasjonen av bergartene å henge på – de ender også med å sprekke opp.
En ny studie fra UiO-forskere, publisert i Nature Communications, viser imidlertid at dette ikke er hele bildet. Magmatrykket er faktisk så høyt at sprekken magmaen flyter i kan utvide seg til flere meters bredde, noe som fører til at de omkringliggende bergartene blir foldet. Magmatrykket er kraftig nok til å permanent komprimere de omkringliggende bergartene med opptil 25%.
Fakta:
Lava: smeltet bergart på eller over jordoverflaten
Magma: Smeltet bergart under jordoverflaten
Sprø deformasjon: Bergartene sprekker opp
Duktil deformasjon*: Bergartene deformeres uten å bryte kjemiske bindinger- tenk modelleire.
*Duktil deformasjon er avhengig av deformasjonshastigheten – jo raskere deformasjon, desto mer sannsynlig er det at materialet bytter deformasjons-mekanisme (type) fra duktil til sprø.
UiO-forskerne ser beviser for dette i bergarter som er kommet opp fra dyp på rundt 15 kilometer. De omkringliggende bergartene – som var veldig varme da magmaen strømmet forbi – er foldet rundt akser som ligger parallelt med magmagangen. Ved å beregne hvor lenge magmaen var flytende kunne de også estimere hvor raskt denne duktile foldingen skjedde. Resultatet var oppsiktsvekkende: Prosesser som vanligvis tar millioner av år dypt nede under store fjellkjeder, hadde her skjedd på under ett år – og noen steder i løpet av én dag. I et geologisk perspektiv er dette ekstremt raskt, drevet av de høye temperaturene som kan oppstå i områder hvor jordskorpen strekkes og det er mye vulkanisme.
Disse observasjonene utfordrer en lenge antatt hypotese om at trykket fra magmaen hovedsakelig blir tatt opp av elastiske mekanismer i jordskorpen.
Sarek – et sjeldent vindu ned i jordens indre
Observasjonene er gjort i en av Nord-Europas siste villmarker, i Sarek Nasjonalpark i Nord-Sverige. Området blottlegger dype deler av en kontinental rift à la den østafrikanske riften, og forskerne kan her studere prosesser som til vanlig foregår 10-15 kilometer under bakken. Sarek fungerer som et geologisk laboratorium der sluttproduktene av prosesser som river et kontinent i stykker og danner nytt hav, ligger rett foran oss. Forskerne har vært i området før og du kan lese mer om det her:
Langs dette fjellet går geologene rett ned i jordas indre.
Det er svært sjeldent i det geologiske lagrekken å finne så store områder blottlagt fra så store dyp. Vanligvis blir slike bergarter omvandlet på vei opp til overflaten, men i Sarek har de overlevd en høyst strabasiøs geologisk reise.
Se filmer om denne forskningen:
En beskrivelse av forskningsprosjektet 'Beyond Elasticity' kan sees på YouTube:
Kort film fra feltarbeidet: Kul video fra første dag i felt i Sarek nasjonalpark i Sverige (YouTube) kan ses på LinkedIn:
From the field expedition, day one in Sarek National Park, northern Sweden!
