Svelare i processi magmatici

Gli studi sul flusso della lava sono fondamentali per comprendere i processi che modellano la nostra Terra dinamica. In particolare, la conoscenza relativa agli stress in cui il magma si comporta in modo duttile o fragile è di notevole importanza per la vulcanologia, la geodinamica e le scienze planetarie. È stata posta una grande attenzione sull'analisi della zona di transizione fragile-duttile.

Rispetto a questo scenario, gli scienziati hanno avviato il progetto RHEA ("Rheophysics and energy of magmas"), finanziato dall'UE. Hanno cercato di separare il campo del flusso stabile da quello metastabile delle fusioni a trasporto di cristallo e di valutare l'origine del comportamento fragile. Per aiutare a fare ciò, il lavoro si è incentrato sulla ricerca sperimentale e numerica della distribuzione di energia entro i magma.

Gli scienziati hanno confrontato le simulazioni numeriche ai campioni deformati ad elevate pressioni e temperature, guadagnando così una migliore analisi dei processi coinvolti durante la deformazione del magma. In particolare, RHEA ha sviluppato uno dei primi reometri numerici per la misurazione delle sospensioni magmatiche in base alle reali misurazioni e ha formulato nuove leggi per modelli su scala più grande.

I membri del progetto hanno utilizzato un metodo a elementi finiti per modellare il comportamento micro-idrodinamico delle sospensioni. È stata utilizzata un'altra tecnica basata sull'idrodinamica delle particelle lisce per calcolare i flussi. Sebbene questo metodo si concentrasse sui depositi del flusso della massa di gravità, il codice sviluppato è in grado di analizzare la dinamica del flusso dalla camera magmatica alla postazione.

Il team del progetto ha effettuato il primo studio coerente collegando l'origine friabile del magma alla frazione di cristallo. La verifica sperimentale ha incluso la produzione di magma sintetici ben controllati a varie frazioni di cristallo. Una stampa Paterson ad alta temperatura ha consentito la misurazione della viscosità.

Sono stati effettuati test aggiuntivi che utilizzano l'apparato sperimentale del cono e della piastra mediante vari fluidi analoghi. Particelle come sfere cave, perline di vetro e particelle di plastica hanno aiutato a imitare l'intera gamma del comportamento del magma.

Le misurazioni oscillanti hanno aiutato gli scienziati ad analizzare le proprietà viscoelastiche delle sospensioni per varie frazioni di cristallo e a stabilire l'origine del comportamento non-Newtoniano del fluidi che trasportano particelle.

RHEA ha contribuito enormemente a migliorare la comprensione dei processi coinvolti durante la deformazione del magma. I modelli sviluppati dovrebbero trovare applicazione in un'ampia gamma di campi delle scienze della Terra.