Hon utforskar döda vulkaners hemligheter

Under hela jordens historia har vulkaner spelat en viktig roll i planetens komplexa system. Ur eld och rök bildades kontinenter och naturtillgångar som järnmalm, guld och silver. Som Wallenberg Academy Fellow utforskar Steffi Burchardt de döda vulkanerna och fynden ur det fördolda ger värdefulla insikter.

Steffi Burchardt

Docent i mineralogi, petrologi och tektonik

Wallenberg Academy Fellow 2017

Lärosäte:
Uppsala universitet

Forskningsområde:
Vulkaner som mekaniska system. Fokus på forskningsfrågor som bildning och utveckling av magmakammare, transporten av magma, sprickbildning i magma.

Steffi Burchardt är geovetare och docent vid Uppsala universitet. I hennes tjänsterum visar datorernas skärmsläckare fältarbete i vulkanlandskap och stora lådor och kartonger innehåller stenprover – en påminnelse om att hon helst söker sig ut i naturen.

Favoritresmålet är Island med dess vulkaner, stenöknar, lavafält, svarta stränder och blå laguner. Det var också där som Steffi Burchardt år 2016 gjorde en oväntad upptäckt när hon undersökte en gammal magmakammare.

– Vi gjorde våra observationer och mätningar som vanligt då jag på andra dagen plötsligt såg en liten lös sten med en ovanlig struktur som låg på marken. Jag tänkte direkt att den såg spännande ut.

Steffi tog några bilder med kameran, men skyndade sedan vidare. En bra dag i fält med vackert väder måste utnyttjas maximalt. Men efter några dagar med fler observationer av samma sort klack det till – hon var något nytt på spåren.

– Vi tog stenprover och kunde senare göra analyser i bland annat mikroskop och fann då samma ovanliga strukturer.

"Det är en stor ära för mig personligen, men utnämningen betyder också att geovetenskaplig forskning synliggörs. Jag är den första Fellow inom geovetenskap. Det är också stort att få arbeta med nyfikenhetsdriven forskning utan tidspress. Man kan göra en spännande upptäckt utan att veta vad den ska leda till och den behöver inte få en omedelbar tillämpning."

Sprickor i flytande magma

Steffi hade upptäckt en paradoxal egenskap hos magma: att den kan spricka trots att den flyter. Sedan tidigare vet forskarna att sprickor uppstår i lavaflöden på ytan av vulkanen, troligen på grund av att den heta lavan kyls ner så hastigt i mötet med den kallare ytan och luften. Men att liknande processer skulle ske även djupt inne i vulkanen, i den flytande magman, var obekant. Man kan göra en liknelse med en chokladkaka som värms upp.

– Magman är en trögflytande vätska som påminner om choklad som börjar smälta. Böjer vi chokladkakan långsamt så flyter den ut, men river vi isär den, vrider och drar i den så uppstår sprickor och deformationer.

Upptäckten kan bland annat få effekt på arbetet med att försöka förstå och förutsäga vulkanutbrott.
I vulkanens inre forsar magman under väldig kraft in i en kammare, och ju fortare det sker desto fler och större blir sprickorna. Sprickbildningen producerar i sin tur avläsbara signaler i form av jordskalv på ytan.

– Om vi kunde resa tillbaka till Island för 11,7 miljoner år sedan och placera ut några seismometrar ovanpå vulkanen så tror jag att vi i mätningar skulle kunna detektera många små, små sprickor.

Kunskap om sprickbildningen kan hjälpa till med att bestämma magmans volym, vilket kan vara av stor vikt för att förstå dynamiken i ett vulkanutbrott.

– Den här typen av magmakammare kan leda till explosiva vulkanutbrott med förödande konsekvenser.

Ett känt exempel är Mount Saint Helens i USA, som fick ett utbrott 1980. Då bildades en magmakammare högt uppe i vulkanen. Under mars månad började plötsligt ganska starka jordskalv kännas av. De närmaste veckorna växte en 150 meter hög utbuktning fram på vulkanens sida. Den 18 maj kom ett kraftigare jordskalv som fick magmakammaren att rasa nerför vulkanens sida.

– Det var som att ta bort locket från en tryckkokare. Hela magmakammaren exploderade och vulkanen sprängdes med följden att 54 människor dog.

Nya insikter om hur ädelmetaller skapas

Sprickbildningen i magman kan också ge nya insikter om hur ädelmetaller fälls ut och hur oljereservoarer formas. Magman består av många sammansmälta bergarter och där finns ämnen som guld, silver och platina. Sprickorna i den flytande magman har sannolikt betydelse för separeringsprocessen då ämnena fälls ut.

– Nu letar jag efter ett bra exempel på en guldgruva med koppling till en gammal magmakammare. När jag hittat den kommer jag att inleda samarbete med personer som studerar hur guld bildas.

Hon gör också expeditioner till Argentinas vulkanlandskap där fältarbetet sker långt utanför civilisationen. Där slår forskarna upp sina tält hos bönder som lever utan elektricitet och rinnande vatten – en livsstil som är på utdöende.

– Vi möts av en fantastisk gästfrihet. De lagar mat åt oss och vi återgäldar det genom att betala för maten. De bjuder också på te i en speciell ceremoni där alla dricker ur samma kärl.

En hatkärlek till vulkaner

Steffi Burchardt forskar främst på utdöda och ofarliga vulkaner, men runt om i världen finns aktiva vulkaner där människor också bor. Den vulkaniska aktiviteten på jorden är lika stark idag som för hundratals miljoner år sedan.

– Det finns en hatkärlek mellan mänskligheten och vulkaner. Å ena sidan ledde ett utbrott för 74 000 år sedan till att mänskligheten nästan dog ut, å andra sidan har vulkaner gett oss många fördelar. De leder till bördiga marker och varma källor och det förklarar varför människor gärna bosätter sig på samma plats igen även efter ett utbrott. Vulkanöar är också förknippade med en rik biologisk mångfald, exempelvis Galápagosöarna och Kanarieöarna.

Även den svenska berggrunden är starkt påverkad av vulkanism, något som har format samhällets utveckling.

– De flesta tänker nog inte på att all järnmalm och våra ädelmetaller ursprungligen kommer från gamla vulkaner, en fantastisk historia av naturresurser, säger Steffi Burchardt.

Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Magnus Bergström