Xung quanh ngọn núi lửa kì lạ nhất thế giới: Nguồn gốc của dung nham các-bon được tiết lộ

Trong quá trình nghiên cứu về ngọn núi lửa kì lạ nhất thế giới, các nhà khoa học phát hiện ra nguyên nhân đằng sau của loại dung nham các-bon duy nhất trên thế giới. Các phân tích địa chất và hoá học mới tiết lộ rằng một tỉ lệ cực nhỏ của các khoáng chất điển hình tan chảy trong lớp vỏ phía trên trái đất là nguồn gốc của dung nham các-bon phun trào từ ngọn núi lửa Oldoinyo Lengai ở Tanzania.

Mặc dù dung nham các-bon - thường được biết đến dưới tên gọi carbonatitie – được tìm thấy trong suốt lịch sử, nhưng ngọn núi lửa OLdoinyo Lengai ở khe nứt Đông Phi tại Bắc Tanzania là nơi duy nhất trên trái đất loại dung nham này vẫn đang phun trào. Dung nham phun trào từ núi lửa rất kì lạ ở chỗ chúng hầu như không chứa silica và chứa các khoáng chất cacbonate (các-bon-nát) nhiều hơn tới 50%. Các loại dung nham thường gặp chứa hàm lượng cao chất silica, khiến cho nhiệt độ nóng chảy của chúng lên tới 900oC (tương đương 1652oF). Dung nham núi lửa Oldoinyo Lengai phun trào dưới dạng chất lỏng ở nhiệt độ xấp xỉ 540oC (1004oF). Hàm lượng silica thấp là nguyên nhân của dung nham cực lỏng này, giống như dầu ôtô khi chảy.

Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học New Mexico, Viện Hải dương học Scripps tại UC San Diego và Trung tâm nghiên cứu nham thạch và thành phần hoá học của các chất khoáng tại Nancy, Pháp thông báo kết quả nghiên cứu về sự phun khí núi lửa trong một bài viết trên tờ Nature số ra ngày 7/5.

Giáo sư địa-hoá học David Hilton tại Viện Hải dương học Scripps tại UC San Diego và đồng tác giả của bài báo cho biết “Các chất hoá học và thành phần cấu tạo đồng vị của khí cho thấy khí CO2 có nguồn gốc trực tiếp từ lớp vỏ phía trên của trái đất tại khe nứt Đông Phi”. “Những khí ở bề mặt cho phép chúng ta suy đoán thành phần các-bon của lớp vỏ phía trên sản sinh ra cacbonatities với tỉ lệ 300/1000000 - một mật độ gần như giống hệt với mật độ được đo dưới các rặng núi giữa lòng đại dương”.

Núi giữa lòng đại dương là những rặng núi dưới nước, nơi đáy biển trải rộng do các cấu trúc trên bề mặt trái đất dịch chuyển tách xa nhau ra. Những thung lũng khe - ví dụ như tại khu vực của núi lửa Oldoinyo Lengai - và núi dưới đại dương được coi là những khu vực có cấu trúc bề mặt trái đất khác nhau. Tuy nhiên, nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng thành phần hoá chất của chúng thì giống hệt nhau. Điều này dẫn các nhà khoa học tới giả định rằng thành phần các-bon bề mặt của chúng không khác nhau mà do sự tan chảy một phần các khoáng chất điển hình trên bề mặt trái đất. 

“Bởi núi lửa nằm trong áp lực của mắc-ma (magma) trong suốt quá trình phun trào nên chúng tôi có thể thu thập được những mẫu khí núi lửa còn nguyên sơ, với ô nhiễm do không khí ở mức thấp nhất”, Tobias Fischier – nhà nghiên cứu núi lửa tại Đại học New Mexico nói. Những mẫu vật còn mới nguyên thu được trong lần phun trào năm 2005 đem đến cho các nhà khoa học cái nhìn sâu sắc hơn về quá trình diễn ra trong lớp vỏ phía trên của trái đất.

Những phân tích địa – hoá chất, một vài trong số này được thực hiện tại phòng thí nghiệm địa hoá chất Hilton thuộc Viện Hải dương học Scripps, tiết lộ rằng mắc-ma từ lớp vỏ phía trên của cả đại dương và lục địa đều giống hệt nhau và là nơi tích tụ, pha trộn của các loại khí núi lửa như Carbon dioxite (CO2), nitơ, argon, và hêli.

Dung nham phun trào từ núi lửa rất kì lạ ở chỗ chúng hầu như không chứa silica và chứa các khoáng chất cacbonate (các-bon-nát) nhiều hơn tới 50%. Các loại dung nham thường gặp chứa hàm lượng cao chất silica, khiến cho nhiệt độ nóng chảy của chúng lên tới 900oC (tương đương 1652oF). Dung nham núi lửa Oldoinyo Lengai phun trào dưới dạng chất lỏng ở nhiệt độ xấp xỉ 540oC (tương đương 1004oC). Hàm lượng silica thấp là nguyên nhân của dung nham cực lỏng, giống như dầu ôtô khi chảy.

“Những kết quả thu được này rất quan trọng bởi chúng cho biết loại dung nham kì lạ này và loại mắc-ma tiền thân – niphelinites – được tạo ra bởi sự nóng chảy một nhóm các khoáng chất điển hình trên bề mặt mà không có chứa một chút các-bon nào” – nhà địa hoá học Bernard Marty tại Trung tâm nghiên cứu nham thạch và thành phần hoá học của các chất khoáng ở Nancy, Pháp cho hay. “Đúng hơn là, để tạo ra dung nham carbonatite, tất cả những gì bạn cần chỉ là một phần tan chảy cực thấp khoảng 03% hoặc ít hơn thế.”

Oldoinyo Lengai, giống như tất cả núi lửa khác, thải khí CO2 vào khí quyển. Tuy nhiên, mắc-ma của núi lửa Lengai khác thường do chúng chứa hàm lượng Natri cao. Khoảng 1% lượng các-bon phun ra từ núi lửa Lengai chuyển hoá vào carbonatite, sau đó tan chảy cùng phần còn lại, phun vào khí quyển dưới dạng khí CO2. Khí CO2 thải vào khí quyển do núi lửa trên khắp trái đất chỉ bằng một tỉ lệ nhỏ so với lượng do con người tạo ra.

Tài liệu tham khảo:
Fischer et al. Upper-mantle volatile chemistry at Oldoinyo Lengai volcano and the origin of carbonatites. Nature, 2009; 459 (7243): 77 DOI: 10.1038/nature07977

Bức ảnh chụp cảnh lấy mẫu khí tại miệng núi lửa hoạt động Oldoinyo Lengai (Ảnh: Đại học New Mexico)

Từ khóa liên quan:

núi lửa

dung nham

cácbon

CO2

silica

TIN CŨ HƠN
Các nhà khoa học phát hiện LUCA, sinh vật đơn bào được cho là thủy tổ của sự sống

Các nhà khoa học phát hiện LUCA, sinh vật đơn bào được cho là thủy tổ của sự sống

Tổ tiên chung phổ quát cuối cùng là một tế bào sống cách đây 4,2 tỷ năm, khi Trái đất có những đại dương nóng và rất ít oxy.

Đăng ngày: 28/08/2025
Những điều bí ẩn trong rừng Amazon khiến bạn

Những điều bí ẩn trong rừng Amazon khiến bạn "hết hồn"

Khu rừng già Amazon rộng lớn luôn ẩn chứa những điều bí ẩn chưa được khám phá, khiến chuyến đi vào rừng đầy rẫy hiểm nguy nhưng không kém phần thú vị và kích thích trí tò mò.

Đăng ngày: 28/08/2025
Đất nước duy nhất chưa từng có bóng dáng loài rắn từ thuở sơ khai

Đất nước duy nhất chưa từng có bóng dáng loài rắn từ thuở sơ khai

Bạn biết không, rắn là một trong những loài có độ phân bổ sinh học tương đối rộng. Chỉ cần có điều kiện phù hợp, rắn chắc chắn sẽ xuất hiện.

Đăng ngày: 27/08/2025
Cặp chị em song sinh độc nhất vô nhị

Cặp chị em song sinh độc nhất vô nhị

Cặp chị em sinh đôi người Mỹ Sienna và Sierra Bernal được đánh giá là độc nhất vô nhị khi một trong số họ chỉ có kích thước cơ thể bằng một nửa người còn lại.

Đăng ngày: 27/08/2025
Nguồn gốc của oxy trên Trái Đất

Nguồn gốc của oxy trên Trái Đất

Hàng tỷ năm trước, thạch anh vỡ vụn phản ứng với nước, cung cấp điều kiện cần thiết cho tiến hóa của vi sinh vật quang hợp sản sinh phần lớn oxy trong khí quyển ngày nay.

Đăng ngày: 27/08/2025
Ánh sáng dạng hạt hay dạng sóng?

Ánh sáng dạng hạt hay dạng sóng?

Một thí nghiệm mới đây (2/11) của các nhà khoa học tại Đại học Bristol của Anh, lần đầu tiên cho thấy, ánh sáng ở dạng hạt và sóng đồng thời cùng một lúc, có thể giải mã bí ẩn bản chất thật sự của ánh sáng và toàn bộ thế giới lượng tử.

Đăng ngày: 26/08/2025
Bộ tộc khỏa thân và tục lệ ăn thịt người, dùng sọ làm cốc

Bộ tộc khỏa thân và tục lệ ăn thịt người, dùng sọ làm cốc

Bộ tộc Aghori này thường khỏa thân, dùng sọ người làm cốc, cắn đứt đầu các động vật sống và ngồi thiền trên xác chết.

Đăng ngày: 24/08/2025
Khoa Học News