Nanolite 'neige' entourant une microlite d'oxyde de fer 'arbre de Noël'. Même ces petites sphères de 50 nm sont en fait constituées de nanolites encore plus petites agrégées en amas. Noël est arrivé tôt cette année pour ces chercheurs. Crédit :Brooker/Griffiths/Heard/Cherns
Dans une nouvelle étude des processus volcaniques, Les scientifiques de Bristol ont démontré le rôle que jouent les nanolites dans la création d'éruptions violentes sur des volcans par ailleurs « calmes » et prévisibles.
L'étude, Publié dans Avancées scientifiques , décrit comment les cristaux de taille nanométrique (nanolites), dix, 000 fois plus petit que la largeur d'un cheveu humain, peut avoir un impact significatif sur la viscosité du magma en éruption, entraînant des éruptions explosives auparavant inexpliquées.
"Cette découverte fournit une explication éloquente pour les éruptions violentes de volcans qui se comportent généralement bien mais nous présentent parfois une surprise mortelle, comme l'éruption de l'Etna en 122 av. " a déclaré le Dr Danilo Di Genova de l'École des sciences de la Terre de l'Université de Bristol.
"Les volcans avec des compositions de magma à faible teneur en silice ont une viscosité très faible, ce qui permet généralement au gaz de s'échapper en douceur. Cependant, nous avons montré que les nanolites peuvent augmenter la viscosité pendant un temps limité, qui emprisonnerait le gaz dans le liquide collant, conduisant à un changement soudain de comportement qui était auparavant difficile à expliquer."
Dr Richard Brooker également des Sciences de la Terre, a déclaré:"Nous avons démontré l'effet surprenant des nanolites sur la viscosité du magma, et donc des éruptions volcaniques, en utilisant la nano-imagerie de pointe et la spectroscopie Raman pour rechercher des preuves que ces particules presque invisibles dans les cendres ont éclaté lors d'éruptions très violentes."
La roche de l'Etna en éruption est fondue dans un four à fil sur la ligne de faisceau synchrotron de Diamond Light Source. Crédit :Richard Brooker
"L'étape suivante consistait à refondre ces roches en laboratoire et à recréer la vitesse de refroidissement correcte pour produire des nanolites dans le magma en fusion. En utilisant la diffusion d'un rayonnement synchrotron extrêmement brillant (10 milliards de fois plus brillant que le soleil), nous avons pu documenter la croissance des nanolites."
"Nous avons ensuite produit une mousse basaltique (pierre ponce) à nanolites dans des conditions de laboratoire, démontrant également comment ces nanolites peuvent être produites par surfusion au fur et à mesure que les volatiles sont exsolvés du magma, en abaissant le liquidus."
Le professeur Heidy Mader a ajouté :« En menant de nouvelles expériences sur des matériaux synthétiques analogiques, à des taux de cisaillement faibles par rapport aux systèmes volcaniques, nous avons pu démontrer la possibilité de viscosités extrêmes pour le magma nanolite, étendre notre compréhension du comportement inhabituel (non newtonien) des nanofluides, qui sont restés énigmatiques depuis que le terme a été inventé il y a 25 ans."
Éruption effusive douce habituelle typique du mont Etna (Italie). Crédit :Boccia Pasquale de Pixabay
La prochaine étape de cette recherche est de modéliser ce dangereux, comportement volcanique imprévisible dans des situations volcaniques réelles. C'est l'objet d'une subvention du Natural Environment Research Council (Royaume-Uni) et de la National Science Foundation (États-Unis) « Quantifying Disequilibrium Processes in Basaltic Volcanism » attribuée à Bristol et à un consortium de collègues de Manchester, Durham, Université d'État de Cambridge et de l'Arizona.
