Nằm ở Tanzania, Ol Doinyo Lengai cao 2.962 mét (9.718 feet) và là một phần của Đới tách giãn Đông Phi, nơi hoạt động kiến tạo đã diễn ra trong 25 triệu năm qua. Đây cũng là ngọn núi lửa duy nhất trên hành tinh phun trào dung nham cacbonat, tạo cho nó độ đặc sệt, màu sẫm và điểm nóng chảy cực thấp.
Hầu hết các núi lửa phun trào với dung nham silicat, nghĩa là chúng giàu silica. Do đó, magma bên trong những con quái vật này có xu hướng đặc và sền sệt, với nhiệt độ nóng chảy hơn 900 độ C (1.652 độ F).
Dung nham là hiện tượng tự nhiên đặc biệt của Trái Đất, được biết đến nhiều qua các vụ phun trào núi lửa ngoạn mục. Khi nhắc đến dung nham, chúng ta thường nghĩ đến những dòng nham thạch đỏ rực, nóng bỏng, chứa nhiều silicat. Tuy nhiên, một loại dung nham khác, hiếm gặp và độc đáo hơn, là dung nham carbonate (còn gọi là dung nham đen), mang trong mình những đặc điểm và hiện tượng địa chất thú vị.
Do độ nhớt của magma này, khí không dễ dàng thoát ra từ sâu bên trong núi lửa, vì vậy khi bong bóng hình thành, vụ phun trào có xu hướng bùng nổ rất mạnh. Tuy nhiên, dung nham cacbonat của Ol Doinyo Lengai lại chứa rất ít silica, khiến nó mỏng hơn nhiều và dễ dàng hơn cho các bong bóng khí đi qua.
Dung nham carbonate chứa chủ yếu là các khoáng chất carbonate, như canxi carbonate (CaCO3), natri carbonate (Na2CO3) và kali carbonate (K2CO3). Đây là sự khác biệt cơ bản so với dung nham silicat thông thường, vốn chứa nhiều khoáng chất silicat như pyroxene, olivin và plagioclase.
Về mặt lý thuyết, các vụ phun trào dữ dội khó có thể xảy ra với loại magma như vậy - loại magma tan chảy ở nhiệt độ chỉ 540 độ C (1.004 độ F). Do đó, thay vì phun trào phần trên, Ol Doinyo Lengai có xu hướng phun ra chất lỏng màu đen sền sệt giống như một chiếc nồi nấu ăn được để ở nhiệt độ quá cao và tràn ra ngoài với nước sủi bọt.
Tuy nhiên, vào tháng 9 năm 2007, núi lửa phun trào với sức mạnh khủng khiếp đến mức nó tạo ra một miệng núi lửa mới rộng 300 mét (985 feet). Vụ nổ đáng chú ý này tiếp tục cho đến tận năm 2008, khi núi lửa tiếp tục phun trào nhẹ nhàng và dữ dội hơn.
Một trong những đặc điểm nổi bật của dung nham carbonate là nhiệt độ chảy thấp hơn nhiều so với dung nham silicat. Trong khi dung nham silicat thường chảy ở nhiệt độ từ 1000-1200°C, dung nham carbonate có thể chảy ở nhiệt độ khoảng 500-600°C. Điều này có nghĩa là dung nham carbonate có thể tồn tại ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ mà dung nham silicat đã đông đặc.
Trong những năm tiếp theo, nghiên cứu bắt đầu cho thấy rằng miệng núi lửa mới hình thành thậm chí có thể đang chìm xuống, và một nghiên cứu được công bố vào tháng trước hiện đã xác nhận điều đó là đúng. Sử dụng hình ảnh vệ tinh để ghi lại những thay đổi về địa hình xung quanh đỉnh Ol Doinyo Lengai, các tác giả nghiên cứu đã tiết lộ rằng một khu vực đất có đường kính khoảng 0,5 km (0,31 dặm) đã chìm 3,6 cm (1,4 inch) mỗi năm trong khoảng thời gian từ năm 2013 đến năm 2023.
Theo các nhà nghiên cứu, sự sụt lún đáng kinh ngạc này có thể là do "một hồ chứa magma xẹp nông, sâu chưa đến một km bên dưới đỉnh núi".
Độ nhớt của dung nham carbonate thấp hơn so với dung nham silicat, điều này khiến nó dễ chảy và lan rộng hơn. Khi phun trào, dung nham carbonate thường tạo ra các dòng chảy mỏng, rộng, và có khả năng lan ra xa hơn từ miệng núi lửa so với dung nham silicat.
Nhấn mạnh tầm quan trọng của phát hiện này, họ tiếp tục giải thích rằng các quá trình biến dạng đỉnh núi lửa đang hoạt động có thể dẫn đến "sự sụp đổ thảm khốc", đó là lý do tại sao việc theo dõi những diễn biến kỳ lạ trong và xung quanh Ol Doinyo Lengai lại quan trọng đến vậy.
Nghiên cứu này đã được công bố trên Tạp chí Geophysical Research Letters.
Dung nham carbonate, với những đặc điểm hóa học và vật lý độc đáo, là một phần quan trọng trong bức tranh đa dạng của các hiện tượng địa chất trên Trái Đất. Mặc dù hiếm gặp, nhưng sự xuất hiện của nó tại những nơi như núi Ol Doinyo Lengai ở Tanzania đã mở ra những hướng nghiên cứu mới, giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về các quá trình bên trong lòng đất và cách mà chúng ảnh hưởng đến bề mặt Trái Đất. Việc tiếp tục nghiên cứu và theo dõi dung nham carbonate sẽ tiếp tục đóng góp vào sự phát triển của ngành địa chất học, mang lại những kiến thức quý giá về hành tinh của chúng ta.
Dung nham carbonate hình thành trong những điều kiện địa chất đặc biệt, nơi mà sự tích tụ và biến đổi của các khoáng chất carbonate có thể xảy ra. Những khu vực này thường có mối liên hệ chặt chẽ với các hệ thống kiến tạo địa chất phức tạp, như các vùng núi lửa hoạt động mạnh hoặc các đới hút chìm.
Sự tồn tại của dung nham carbonate cũng giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về sự thay đổi hóa học của magma khi nó di chuyển từ bên trong lòng đất lên bề mặt. Những thay đổi này có thể liên quan đến sự mất đi hoặc thêm vào của các nguyên tố và hợp chất hóa học trong quá trình magma đi qua các lớp đá khác nhau.
Việc nghiên cứu dung nham carbonate cũng có thể đóng góp vào việc dự báo và hiểu biết về hoạt động núi lửa. Bằng cách phân tích các đặc điểm và hành vi của dung nham carbonate, các nhà khoa học có thể rút ra những kết luận quan trọng về cách mà các loại dung nham khác nhau có thể tương tác với nhau và với môi trường xung quanh trong quá trình phun trào.
