’n Lawastroom van Hawaii se Kilauea-vulkaan gaan die oseaan naby Isaac Hale Beach Park binne op 5 Augustus 2018. Die vulkaan se 2018-uitbarsting was sy grootste in meer as 200 jaar. Krediet: USGS
Caldera-ineenstorting verhoog die grootte en duur van vulkaniese uitbarstings
Wetenskaplikes het uitgepluis wat grootskaalse vulkaniese uitbarstings veroorsaak en watter toestande waarskynlik daartoe lei.
Hawaii se Kilauea is een van die mees aktiewe vulkane in die wêreld. As gevolg hiervan en sy relatiewe gemak van toeganklikheid, is dit ook een van die swaarste toegerus met moniteringstoerusting – instrumente wat alles van aardbewings en grondbewegings tot lawavolume en vordering meet en aanteken.
Kilauea se 2018-uitbarsting was egter veral massief. Trouens, dit was die vulkaan se grootste uitbarsting in meer as 200 jaar. Wetenskaplikes by NASAse Jet Propulsion Laboratory in Suid-Kalifornië het die oorvloed data wat van hierdie seldsame gebeurtenis ingesamel is, gebruik om lig te werp op die oorsaak van grootskaalse uitbarstings soos hierdie een en, miskien nog belangriker, watter meganismes dit veroorsaak.
Hierdie beeld toon die lawavloei van die 2018-uitbarsting van Kilauea voor die ineenstorting van die kaldera. Krediet: NASA/JPL-Caltech
"Uiteindelik, wat veroorsaak het dat hierdie uitbarsting soveel groter as normaal was, was die ineenstorting van die vulkaan se kaldera - die groot, krateragtige depressie by die vulkaan se kruin," het gesê JPLse Alberto Roman, hoofskrywer van die nuwe studie wat onlangs gepubliseer is in Aard. “Tydens 'n kaldera-ineenstorting gly 'n massiewe blok rots naby die top van die vulkaan af in die vulkaan. Soos dit gly, vassit op die kronkelende mure rondom dit en nog meer gly, druk die rotsblok meer magma uit as wat gewoonlik uitgedryf word.”
Hierdie beeld toon die veel groter lawavloei wat gevolg het op die ineenstorting van die kaldera. Krediet: NASA/JPL-Caltech
Maar wat die wetenskapspan regtig wou weet, was wat die kaldera in die eerste plek laat ineenstort het - en hulle het hul antwoord gevind.
Die waarskynlike skuldige? Vents – openinge waardeur lawa vloei – geleë 'n afstand van, en op 'n baie laer hoogte as, die vulkaan se kruin.
"Soms breek vulkane op die kruin uit, maar 'n uitbarsting kan ook plaasvind wanneer lawa deur ventilasies baie laer in die vulkaan breek," het JPL se Paul Lundgren, mede-outeur van die studie, gesê. "Uitbarsting deur hierdie lae-hoogte vents het waarskynlik gelei tot die ineenstorting van die kaldera."
Tydens 'n uitbarsting vervorm die oppervlak van 'n vulkaan, of verander van vorm. Die kleurbande in die onderste regterkantse animasiekassie wys daardie veranderinge van voor tot halfpad deur Kilauea se 2018-uitbarsting. Hoe nader die kleurbande aan mekaar is, hoe ernstiger is die vervorming in daardie area – baie soos die kontoerlyne op 'n topografiese kaart vinnig veranderende hoogte aandui. Krediet: Krediet: NASA/JPL-Caltech
Lundgren vergelyk hierdie tipe vent met die tuit op 'n opvoubare waterkan wat jy op 'n kampreis sou neem. Soos die watervlak daal na die plek van die tuit, vertraag of stop die vloei van water. Net so, hoe laer af in die vulkaan 'n vent (of "spigot") geleë is, hoe langer lawa sal waarskynlik vloei voordat dit 'n stoppunt bereik.
'n Groot hoeveelheid magma kan vinnig uit die kamer (of kamers) onder die vulkaan verdryf word deur hierdie openinge, wat die klipperige vloer en wande van die kaldera bokant die kamer sonder voldoende ondersteuning laat. Die rots van die kaldera kan dan in die magmakamer ineenstort.
Soos die rots val, druk dit die magmakamers – vir Kilauea het die navorsingspan twee van hulle geïdentifiseer – wat die magmavloei na die verafgeleë openinge verhoog, sowel as die totale volume van die uitbarsting. Die druk is soortgelyk aan die druk van die waterbeker om die laaste bietjie water uit te dwing.
Nadat hulle hul model van hierdie uitbarstingsprosesse ontwikkel het en gebruik gemaak het van die magdom data beskikbaar vanaf Kilauea, het hulle ook die model se voorspellings vergelyk met waarnemings van soortgelyke uitbarstings wat aangedryf is deur die ineenstorting van die kaldera by ander vulkane. Die resultate was konsekwent. Alhoewel die model nie voorspel wanneer 'n vulkaan gaan uitbars nie, kan dit deurslaggewende insig gee in die waarskynlike erns van 'n uitbarsting sodra dit begin.
"As ons 'n uitbarsting by 'n lae-verhoogde opening sien, is dit 'n rooi vlag of waarskuwing dat die kaldera-ineenstorting moontlik is," het Roman gesê. "Net so, as ons aardbewings opspoor wat ooreenstem met die gly van die caldera-rotsblok, weet ons nou dat die uitbarsting waarskynlik baie groter as gewoonlik sal wees."
Verwysing: "Dynamika van groot uitvloeiende uitbarstings aangedryf deur caldera-ineenstorting" deur Alberto Roman en Paul Lundgren, 14 April 2021, Aard.
DOI: 10.1038/s41586-021-03414-5
