Khoa học tự nhiên

Magma trong núi lửa thường là rắn (06/07/2017)

Hầu hết magma của núi lửa có lẽ không phải là chất nóng chảy màu đỏ dạng bùn chảy như thường được tưởng tượng.

Việc phân tích các tinh thể ziriconi, phun trào từ vụ phun trào núi lửa ở New Zealand, chỉ ra rằng các tinh thể này đã trải qua phần lớn thời gian dưới lòng đất ở dạng rắn, không phải dạng lỏng, magma, các nhà nghiên cứu báo cáo trong Science ngày 16 tháng 6. Các kết quả cho thấy magma chỉ tan chảy ngay trước khi núi lửa phun trào.

Nhà địa chất học John Pallister thuộc Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ ở Vancouver, Wash., người không tham gia nghiên cứu, cho biết phát hiện này đã giúp khẳng định hình ảnh các hồ chứa magma của các nhà địa chất chủ yếu là các khối rắn. Và nó có thể giúp các nhà khoa học dự báo chính xác hơn khi núi lửa sẵn sàng phun trào.

Việc nghiên cứu các hồ chứa magma trực tiếp rất khó khăn vì chúng được chôn lấp nhiều kilomet dưới lòng đất. Nhiệt và áp lực sẽ phá huỷ bất cứ thiết bị nào được gửi xuống đó. Vì vậy, Kari Cooper, nhà địa hóa học tại Đại học California, Davis, và các đồng nghiệp đã thăm dò magma bằng cách nghiên cứu bảy tinh thể ziriconi từ Vùng núi lửa Taupo của New Zealand. Các tinh thể này hình thành từ vài nghìn đến vài trăm nghìn năm trước, khi magma nóng chảy từ dưới sâu của lớp vỏ trái đất tràn lên hồ chứa Taupo, nguội đi và kết tinh thành ziriconi và các khoáng chất khác. Một số khoáng chất khác có thể đã tan chảy trở lại vào magma lỏng và mang theo ziriconi lên trên và phun ra trong một vụ phun trào 700 năm trước đây.

Sự phân bố lithi trong tinh thể ziriconi cung cấp đầu mối về nhiệt độ của tinh thể khi ở hồ chứa magma. Trong đồ thị này, đường màu đen cho thấy tinh thể có thể được lưu trữ ở nhiệt độ khác nhau trong bao lâu để tạo ra sự phân bố lithium mà các nhà khoa học thấy. (Vệt màu xám thể hiện phạm vi không chắc chắn). Nhiệt độ nổi bật màu hồng là phạm vi trong đó magma bao quanh ziriconi là mềm. Thanh mỏng màu đỏ biểu thị điểm mà tại đó magma hoàn toàn tan chảy.

Bằng việc nghiên cứu sự phân bố của lithi trong các tinh thể ziriconi, các nhà nghiên cứu đã xác định được thời gian ziriconi tồn tại ở nhiệt độ đủ nóng để làm tan chảy các khoáng vật gần nó, có nghĩa là magma đã ở dạng nóng chảy bao lâu. Lithi, mà các tinh thể có thể thu được từ magma bao quanh, lan truyền qua ziriconi nhanh hơn khi nó nóng hơn, Cooper giải thích.

Sự lan truyền lithi chỉ ra rằng các tinh thể đã mất nhiều nhất là khoảng 1.200 năm tiếp xúc ở khoảng nhiệt độ từ 650 đến 750 độ C. Ở những nhiệt độ này, magma rắn tan chảy thành trạng thái giống như hình nón tuyết, chủ yếu là tinh thể, với một chút chất lỏng chảy qua. Và chỉ trong 40 năm, những tinh thể này đã tiếp xúc với nhiệt độ trên 750 độ C, nóng đủ để magma hoàn toàn tan chảy. Vì magma trải qua phần lớn thời gian tồn tại của nó trong hồ chứa như là một khối rắn, các nhà khoa học cho rằng nó đã tan chảy một thời gian ngắn trước khi phun trào.

"Điều thú vị khác mà chúng tôi tìm thấy là hầu hết các tinh thể có tuổi trên 50.000 năm", Cooper cho biết. Trong 50.000 năm qua, hệ thống núi lửa này đã trải qua nhiều vụ phun trào trước khi các tinh thể zircon bắt đầu được nghiên cứu 700 năm trước. Thời gian tương đối ngắn mà những tinh thể này có nhiệt độ cao cho thấy chúng không bị ảnh hưởng nhiều bởi macma trong những vụ phun trào trước đó. Cooper nói: "Tất cả mọi thứ cần phải được phân chia ở đó nhiều hơn chúng ta nghĩ”.

George Bergantz, nhà khoa học trái đất tại Đại học Washington, Seattle, người không tham gia nghiên cứu, cho biết những phát hiện của nghiên cứu này đã làm dấy lên những câu hỏi về việc làm thế nào mà hầu hết magma rắn tan chảy và huy động trước khi phun trào. Cooper ngờ rằng vật liệu nóng chảy từ dưới lòng đất sâu hơn rỉ ra và làm tan chảy magma rắn. Nhưng, Cooper nói, "vẫn còn rất nhiều câu hỏi mở."

Nguồn: vista.gov.vn