Recente ontdekkingen van de Fagradalsfjall-uitbarstingen in IJsland veranderen wat we weten over hoe vulkanen werken.
Iets leren dat de manier waarop we onze wereld begrijpen radicaal verandert, gebeurt niet vaak. Maar voor aardwetenschapper Matthew Jackson van de Universiteit van Californië, Santa Barbara, en duizenden vulkanologen over de hele wereld, is deze ontdekking zojuist gebeurd.
Tijdens het bemonsteren van magma van de Fagradalsfjall-vulkaan in IJsland, ontdekten Jackson en zijn collega’s een veel dynamischer proces dan wie dan ook in de twee eeuwen had aangenomen dat wetenschappers vulkanen hadden bestudeerd.
“Het is net wanneer ik denk dat we bijna uitvinden hoe deze vulkanen werken, dat we een grote verrassing krijgen,” zei hij.
Fagradalsfjall is een Toya-vulkaan die is gevormd in de laatste ijstijd op het schiereiland Reykjanes, ongeveer 40 km van Reykjavik, IJsland.
De bevindingen van de geowetenschappers werden op 14 september gepubliceerd in het tijdschrift de natuur temperen.
10000 jaar per maand
Dankzij verlof, een plaag en 780 jaar plutonische gesteentesmelting was Jackson op de juiste plaats en tijd om getuige te zijn van de geboorte van Fagradalsfjall, een spleet in de laaglanden in het zuidwesten van IJsland die in maart 2021 spleet en uitbarstte met magma. Tegen die tijd , iedereen was op Het Rikjan-schiereiland is klaar voor een soort vulkaanuitbarsting.
“De aardbevingszwerm was intens”, zei hij over de ongeveer 50.000 aardbevingen – magnitude 4 of hoger – die de grond wekenlang deden schudden en het grootste deel van de IJslandse bevolking op scherp hielden.
Het slaaptekort was het echter waard, en gekheid veranderde snel in magie toen lava uit het gat in de grond in de relatief lege Geldingadalur spoot en spetterde. Zowel wetenschappers als bezoekers trekken naar het gebied om het nieuwste deel van de aardkorst te zien. Vanaf het begin waren ze in staat dichtbij genoeg te komen om continu lava te bemonsteren, dankzij de langzame stroom van lava en stormachtige winden die schadelijke gassen wegblies.
De vulkaanuitbarsting van de berg Fagradalsfjall in IJsland.
Onder leiding van Simundur Halldorsson van de Universiteit van IJsland hebben geologen geprobeerd te achterhalen “de oorsprongsdiepte van magma in de mantel, hoeveel er vóór de uitbarsting onder het oppervlak was opgeslagen en wat er in het reservoir aan de hand was voor en tijdens de uitbarsting.” Dit soort vragen, hoewel eenvoudig, zijn echter enkele van de grootste uitdagingen voor degenen die vulkanen bestuderen. Dit komt door de onvoorspelbaarheid van uitbarstingen, het gevaar en de extreme omstandigheden, de afgelegen ligging en ontoegankelijkheid van veel actieve sites.
“De veronderstelling was dat de magmakamer in de loop van de tijd langzaam vult en dat het magma goed mengt”, legt Jackson uit. “Dan droogt het op in de loop van de uitbarsting.” Als resultaat van dit goed gedefinieerde proces in twee stappen, voegde hij eraan toe, verwachten degenen die vulkaanuitbarstingen bestuderen geen significante veranderingen in de chemische samenstelling van magma als het uit de aarde stroomt.
“Dit is wat we zien op Mount Kolawea op Hawaï,” zei hij. “Je krijgt een vulkaanuitbarsting die jaren aanhoudt, en in de loop van de tijd zullen er subtiele veranderingen zijn.
“Maar in IJsland waren er meer dan 1.000 factoren met hogere veranderingspercentages voor belangrijke chemische indicatoren,” vervolgde Jackson. “Binnen een maand vertoonde de uitbarsting van Fagradalsfjall meer variatie in samenstelling dan de uitbarsting van Kīlauea in decennia heeft laten zien. Het totale bereik van chemische samenstellingen die in deze uitbarsting van de eerste maand zijn bemonsterd, omvat het hele bereik dat de afgelopen 10.000 jaar in het zuidwesten van IJsland is uitgebarsten.”
Nacht uitzicht op een vulkaanuitbarsting op de berg Fagradalsfjall in IJsland.
Deze asymmetrie wordt veroorzaakt door opeenvolgende batches magma die van dieper in de mantel de kamer instromen, aldus wetenschappers.
‘Stel je een lavalamp voor in je hoofd,’ zei Jackson. “Je hebt een hete lamp aan de onderkant, een bel warmt op en het punt stijgt en koelt af en dan zinkt. We kunnen denken aan de aardmantel – van de bovenkant van de kern tot de onderkant van de tektonische platen – die veel werkt als een lavalamp.” Hij legde verder uit dat als de hitte ervoor zorgt dat de mantelgebieden opstijgen en pluimen vormen en krachtig omhoog bewegen naar het oppervlak, het gesmolten gesteente van deze pluimen zich ophoopt in kamers en kristalliseert, gassen door de korst naar buiten gaan en de druk opbouwt totdat de magma vindt een manier om te ontsnappen.
“Net als ik denk dat we er bijna achter komen hoe deze vulkanen werken, krijgen we een grote verrassing.” – Matthew Jackson
Zoals te zien is in de krant, was wat in de eerste paar weken uitbarstte het verwachte “verbruikte” type magma dat zich ophoopteg in het reservoir, dat ongeveer 16 km onder het oppervlak ligt. Tegen april bleek echter dat de kamer werd opgeladen met een dieper “verrijkt” type dat oploste met een andere samenstelling. Verkregen uit een ander gebied van de stijgende mantelpluim onder IJsland. Dit nieuwe magma heeft een minder gewijzigde chemische samenstelling, met een hoger magnesiumgehalte en een hoger percentage kooldioxide. Dit geeft aan dat er minder gassen ontsnapten uit dit diepe magma. In mei was het magma dat de stroom beheerste van het diepste en rijkste type. Deze snelle en extreme veranderingen in de samenstelling van magma op een hotspot die pluimen voedt, zijn, zo zeggen ze, “nooit eerder in bijna realtime waargenomen”.
Jackson zei echter dat deze veranderingen in make-up misschien niet zo zeldzaam zijn. Het is alleen zo dat de kans op uitbarstingen in zo’n vroeg stadium niet ongewoon is. Voor de uitbarsting van Fagradalsfjall in 2021 vonden de meest recente uitbarstingen bijvoorbeeld acht eeuwen geleden plaats op het schiereiland Reykjanes in IJsland. Hij vermoedt dat deze nieuwe activiteit het begin is van een nieuwe, eeuwenoude vulkanische cyclus in het zuidwesten van IJsland.
“We hebben vaak geen gegevens over de vroege stadia van de meeste vulkaanuitbarstingen omdat ze worden begraven door lavastromen in een later stadium”, zei hij. Door dit project konden ze volgens de onderzoekers een fenomeen zien waarvan men dacht dat het mogelijk was, maar dat niet direct werd gezien.
Voor wetenschappers vertegenwoordigt deze bevinding een “grote beperking” in hoe we modellen van vulkanen over de hele wereld bouwen. Het is echter nog niet duidelijk hoe representatief dit fenomeen is voor andere vulkanen, of welke rol het speelt bij het veroorzaken van een uitbarsting. Voor Jackson is dit een herinnering dat de aarde nog steeds geheimen te verliezen heeft.
“Dus als ik naar buiten ga om oude lavastromen te proeven, of als ik in de toekomst kranten lees of schrijf, zal ik altijd in mijn gedachten blijven: dit is misschien niet het hele verhaal van de uitbarsting,” zei hij.
Referentie: “Snelle transformatie van een diepe magmatische bron bij de Vagradalsvilla-vulkaan, IJsland” door Somundur A. Halldorsson, Edward W. Marshall, Alberto Carracciolo, Simon Matthews, Eniko Bali en Maja B. . Guðfinnsson, Olgeir Sigmarsson, John Maclennan, Matthew G. Jackson, Martin J. Whitehouse, Heejin Jeon, Quinten H.A. van der Meer, Geoffrey K. Mibei, Maarit H. Kalliokoski, Maria M. Melissa Ann Pfeffer, Samuel W. Scott, Ricky Kiertensdottir , Barbara I. Klein, Clive Oppenheimer, Alessandro Ayuba, Evgenia Ilyinskaya, Marcelo Pettito, Gaetano Giudice en Andrei Stefansson, 14 september 2022, de natuur temperen.
DOI: 10.1038 / s41586-022-04981-x
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”