Vad Àr det som gör Indonesiens vulkaner till nÄgra av vÀrldens farligaste? Genom kemiska analyser av smÄ mineraler i lava frÄn Bali och Java har forskare frÄn bland annat Uppsala universitet funnit nya ledtrÄdar som ökar förstÄelsen för hur jordens mantel Àr sammansatt just hÀr och hur magman förÀndras före ett utbrott. Studien Àr publicerad i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications.

– Magma bildas i manteln och tidigare har det inte sĂ€rskilt vĂ€l kĂ€nt vad manteln under Indonesien bestĂ„r av. Med bĂ€ttre kunskap kan vi göra pĂ„litligare modeller för hur magman kemiskt förĂ€ndras nĂ€r den pressas genom den 20-30 km tjocka jordskorpan hĂ€r inför ett utbrott, sĂ€ger Frances Deegan som Ă€r studiens förstaförfattare och forskare vid institutionen för geovetenskaper vid Uppsala universitet.

Magmas sammansÀttning varierar mycket mellan olika geologiska miljöer och den har betydelse för vad för sorts utbrott en vulkan fÄr. Indonesiens övÀrld Àr skapad av vulkanism som orsakas av att tvÄ av jordens kontinentalplattor möts just hÀr. Den indoaustraliska plattan kolliderar med den eurasiska och glider ner under den med en hastighet av ungefÀr sju centimeter om Äret. Processen kallas subduktion och kan orsaka mycket kraftiga jordbÀvningar. Till exempel orsakades tsunamikatastrofen 2004 av rörelser just i den hÀr plattgrÀnsen.

I subduktionszoner uppstÄr Àven vulkanism. NÀr den sjunkande plattan kommit tillrÀckligt djupt ner i manteln hettas den upp och slÀpper ifrÄn sig sitt innehÄll av vatten vilket gör att berget runtom kring börjar smÀlta. Det hÀr resulterar i vulkaner som ofta Àr explosiva och pÄ sikt bygger upp öbÄgar. Just lÀngs SundabÄgen, som utgörs av Indonesiens södra övÀrld, har flera mycket vÄldsamma vulkanutbrott skett som Krakatau 1883, Tambora 1815 och Toba som för cirka 72 000 Är sedan hade ett superutbrott.

Magma reagerar kemiskt med omkringliggande bergarter nÀr den trÀnger upp genom jordskorpan pÄ vÀg upp mot ytan och kan dÀrför variera mycket mellan olika vulkaner. För att fÄ ett bÀttre grepp om ursprunget till vulkanismen i Indonesien ville forskarna ta reda kompositionen i magman precis nÀr den lÀmnar manteln. Eftersom prov inte kan tas direkt frÄn manteln studerade geologerna mineraler i nyligen utspydd lava frÄn vulkanerna Merapi och Kelut pÄ Java samt Agung och Batur pÄ Bali.

Med hjÀlp av de kraftiga jonstrÄlarna frÄn ett SIMS-instrument, en mycket modern form av masspektrometer, undersökte forskarna pyroxen som Àr ett av de första mineral att bilda kristaller i en magma. Vad de ville ta reda pÄ var förhÄllandet mellan syreisotoperna 16O och 18O som kan avslöja mycket om magmans kÀlla och utveckling.

– Lava bestĂ„r av ungefĂ€r av 50 procent syre och syreistopsammansĂ€ttningen för jordskorpan och manteln Ă€r extremt olika. För att spĂ„ra hur mycket material magman tagit upp frĂ„n jordskorpan, efter att den lĂ€mnade manteln, Ă€r dĂ€rför syreisotoper vĂ€ldigt anvĂ€ndbara, sĂ€ger Frances Deegan.

Forskarna fann att syreisotopsammansÀttningen i pyroxen frÄn Bali inte förÀndrats mycket alls under sin fÀrd genom jordskorpan. Den var ganska ursprunglig vilket tyder pÄ att ytterst lite sediment dragits med ner i manteln vid subduktionen. I mineraler frÄn Java noterades ett helt annat mönster.

– Vi kunde se att Merapi pĂ„ Java visade upp en vĂ€ldigt annorlunda isotopsignatur Ă€n vulkanerna pĂ„ Bali. Det beror delvis pĂ„ att Merapis magma interagerar intensivt med jordskorpan före utbrotten. Det hĂ€r har stor betydelse för nĂ€r magma reagerar med till exempel kalksten som finns pĂ„ centrala Java direkt under vulkanen blir magman sprĂ€ngfylld av koldioxid och vatten och utbrotten blir mer explosiva. Det kan vara orsaken till att Merapi Ă€r sĂ„ farlig. Den Ă€r faktiskt en av de dödligaste vulkaner i Indonesien och har dödat nĂ€rmare 2 000 mĂ€nniskor de senaste 100 Ă„ren. Det senaste utbrottet krĂ€vde 400 dödsoffer, sĂ€ger Valentin Troll, professor vid institutionen för geovetenskaper vid Uppsala universitet.

Studien Àr ett samarbete mellan forskare vid Uppsala universitet, Naturhistoriska riksmuseet i Stockholm, The University of Cape Town i Sydafrika, Albert-Ludwigs-UniversitÀt Freiburg i Tyskland, och Vrije Universiteit Amsterdam i NederlÀnderna och ger en ökad förstÄelse för hur vulkanismen i den indonesiska övÀrlden fungerar.

– Indonesien Ă€r tĂ€ttbefolkat och allt som förbĂ€ttrar vĂ„r förstĂ„else för hur de hĂ€r vulkanerna fungerar Ă€r vĂ€rdefullt och hjĂ€lper oss att bli bĂ€ttre förberedda den dagen vulkanerna fĂ„r utbrott, sĂ€ger Frances Deegan.

För mer information kontakta:

Frances Deegan, forskare vid institutionen för geovetenskaper vid Uppsala universitet. Tel: 070-854 75 79, E-post: Frances.Deegan@geo.uu.se

Referens: Deegan, F.M., et al.(2021), Sunda arc mantle source ÎŽ18O value revealed by intracrystal isotope analysis. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-021-24143-3

Uppsala universitet
Sveriges första universitet. Kvalitet, kunskap och kreativitet sedan 1477. Utbildning och forskning av högsta kvalitet och relevans för samhÀlle, nÀringsliv och kultur. Uppsala universitet rankas bland vÀrldens frÀmsta lÀrosÀten. www.uu.se

Presskontakt:
Åsa Malmberg
Telefon:
0729-999544
Epost:
asa.malmberg@uadm.uu.se