Sprickor fyllda med stelnad magma låter oss kika in i vulkanen

Vulkaner tillhör de farligaste, men samtidigt även de minst förutsägbara, naturkrafterna på vår planet. För att förstå de processer som verkar inuti vulkaner undersöker geologer magmafyllda sprickor, så kallade gångar. Dessa gångar är de huvudsakliga transportkanalerna för magma genom jordskorpan, och de kontrollerar tillväxten av magmakammaren samt vulkanutbrottens storlek. Av den anledningen är det därför avgörande för vulkanforskning att förstå hur sådana gångar bildas och växer till. En forskargrupp, ledd av forskare från Uppsala universitet, har nu publicerat en studie i Nature Communications som avslöjar att styrkan hos den bergart som omger magmakammaren bestämmer gångarnas storlek.

Under flera månaders fältarbete på Island och på Kanarieöarna mätte forskarna tjockleken på tusentals gångar, och väl hemma igen så analyserade de mätningarna noggrant med statistiska metoder. Resultaten de fick var överraskande:

“Vi var förvånade att alla våra mätningar visade samma statistiska fördelning, varken typ av vulkan eller typ av gång spelade någon större roll. Det var alltid Weibullfördelningen som passade bäst.“ säger Michael Krumbholz, en forskare på Uppsala universitets institution för geovetenskaper.

Weibullfördelningen är välkänd inom materialvetenskaper och namngavs efter Waloddi Weibull som var verksen vid Uppsala universitet. Weibullfördelningen är känd som “den svagaste länkens“ princip och förutsäger matematiskt att ett material brister först där det är som svagast. Eftersom två prover av samma material aldrig är identiska på grund av t.ex. mikroskopiska sprickor och orenheter, kommer de aldrig att ha samma styrka.

“Weibullfördelningens förvånansvärt goda överenstämmelse med våra mätningar visade oss vägen” säger Christoph Hieronynmus, universitetslektor vid Uppsala universitets institution för geovetenskaper. “Det här innebär att styrkan hos den bergart som omger magmakammaren bestämmer när och hur gångar bildas. Det låter väldigt vettigt eftersom det är logiskt att magma bryter isär berggrunden där den är som svagast.“

“Våra resultat betonar även att berggrundens styrka generellt inte är likadan överallt” sammanfattar Michael Krumbholz och Christoph Hieronynmus. “Även om bergarter skiljer sig från material som är tillverkade av människan, så följer de samma materialvetenskapliga regler, dvs. bergarternas styrka följer en Weibullfördelning.“

Forskargruppen hoppas nu kunna tillämpa sina upptäckter inom vulkanövervakning och utbrottsprognos.