La roca fundida que alimenta a los volcanes puede almacenarse en la corteza terrestre hasta por mil años, un resultado que puede ayudar con la gestión de peligros volcánicos y una mejor predicción de cuándo podrían ocurrir erupciones.

Investigadores de la Universidad de Cambridge utilizaron minerales volcánicos conocidos como 'relojes de cristal' para calcular cuánto tiempo se puede almacenar el magma en las partes más profundas de los sistemas volcánicos. Esta es la primera estimación de los tiempos de almacenamiento de magma cerca del límite de la corteza terrestre y el manto, llamado el Moho. Los resultados se informan en la revista. Ciencias .

"Esto es como un trabajo de detective geológico, "dijo el Dr. Euan Mutch del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge, y el primer autor del artículo. "Al estudiar lo que vemos en las rocas para reconstruir cómo fue la erupción, también podemos saber en qué tipo de condiciones se almacena el magma, pero es difícil entender qué está sucediendo en las partes más profundas de los sistemas volcánicos ".

"Determinar cuánto tiempo se puede almacenar el magma en la corteza terrestre puede ayudar a mejorar los modelos de los procesos que desencadenan las erupciones volcánicas, "dijo el coautor, el Dr. John Maclennan, también del Departamento de Ciencias de la Tierra. "La velocidad de subida y almacenamiento del magma está estrechamente relacionada con la transferencia de calor y productos químicos en la corteza de las regiones volcánicas, lo cual es importante para la energía geotérmica y la liberación de gases volcánicos a la atmósfera ".

Los investigadores estudiaron la erupción de Borgarhraun del volcán Theistareykir en el norte de Islandia. que ocurrió aproximadamente 10, 000 años atrás, y fue alimentado directamente del Moho. Esta zona límite juega un papel importante en el procesamiento de las masas fundidas a medida que viajan desde sus regiones de origen en el manto hacia la superficie de la Tierra. Para calcular cuánto tiempo se almacenó el magma en esta área límite, los investigadores utilizaron un mineral volcánico conocido como espinela como un pequeño cronómetro o reloj de cristal.

Usando el método del reloj de cristal, los investigadores pudieron modelar cómo la composición de los cristales de espinela cambiaba con el tiempo mientras se almacenaba el magma. Específicamente, observaron las tasas de difusión del aluminio y el cromo dentro de los cristales y cómo estos elementos están "divididos en zonas".

"La difusión de elementos trabaja para que el cristal entre en equilibrio químico con su entorno, ", dijo Maclennan." Si sabemos qué tan rápido se difunden, podemos averiguar cuánto tiempo estuvieron almacenados los minerales en el magma ".

Los investigadores observaron cómo se dividían en zonas el aluminio y el cromo en los cristales, y se dio cuenta de que este patrón les estaba diciendo algo emocionante y nuevo sobre el tiempo de almacenamiento del magma. Las tasas de difusión se estimaron utilizando los resultados de experimentos de laboratorio anteriores. Luego, los investigadores utilizaron un nuevo método, combinando el modelado de elementos finitos y el muestreo anidado bayesiano para estimar las escalas de tiempo de almacenamiento.

"Ahora tenemos muy buenas estimaciones en términos de dónde proviene el magma en términos de profundidad, ", dijo Mutch." Nadie ha obtenido este tipo de información de escala de tiempo de la corteza más profunda ".

El cálculo del tiempo de almacenamiento del magma también ayudó a los investigadores a determinar cómo se puede transferir el magma a la superficie. En lugar del modelo clásico de un volcán con una gran cámara de magma debajo, los investigadores dicen que en cambio, es más como un 'sistema de tuberías' volcánico que se extiende a través de la corteza con muchos 'picos' pequeños donde el magma se puede transferir rápidamente a la superficie.

Un segundo artículo del mismo equipo, publicado recientemente en Nature Geoscience, encontró que existe un vínculo entre la velocidad de ascenso del magma y la liberación de CO2, lo que tiene implicaciones para el monitoreo de volcanes.

Los investigadores observaron que se transfirió suficiente CO2 del magma a gas durante los días previos a la erupción para indicar que el monitoreo de CO2 podría ser una forma útil de detectar los precursores de las erupciones en Islandia. Basado en el mismo conjunto de cristales de Borgarhraun, Los investigadores encontraron que el magma puede elevarse desde una cámara a 20 kilómetros de profundidad hasta la superficie en tan solo cuatro días.