Hoe gigantische vulkanen zich hervullen met magma

Een vulkaanuitbarsting zo krachtig dat een complete stad onder kilometersdikke lagen magma zou verdwijnen: zulke superuitbarstingen lijken iets uit een rampenfilm. Toch hebben ze echt plaatsgevonden en kunnen in theorie opnieuw gebeuren. De grote vraag is: hoe “laden” deze reusachtige vulkanen zich opnieuw op?

Onderzoekers van de Kobe Universiteit hebben nu een belangrijke aanwijzing gevonden. Zij ontdekten dat het magmareservoir onder de Kikai caldera in Japan zich opnieuw vult. Dit inzicht brengt wetenschappers een stap dichter bij het begrijpen en misschien ooit voorspellen van het gedrag van andere gigantische calderavulkanen, zoals Yellowstone en Toba.

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

Calderavulkanen

Een caldera is een grote komvormige krater die ontstaat na een uitzonderlijk explosieve vulkaanuitbarsting. Tijdens zo’n uitbarsting wordt in korte tijd een enorme hoeveelheid magma uitgestoten. Daardoor raakt de magmakamer onder de vulkaan leeg, waarna het bovenliggende gesteente instort en een grote krater vormt.

Hoewel wetenschappers weten dat deze vulkanen in staat zijn om opnieuw uit te barsten, is het proces dat daaraan voorafgaat nog grotendeels een mysterie. Hoe kan er opnieuw genoeg magma ophopen voor zo’n gigantische eruptie? En hoelang duurt dat? Door dit gebrek aan kennis is het extreem moeilijk om te voorspellen wanneer een volgende uitbarsting zou kunnen plaatsvinden.

Leestip: Vulkanen ontleed: van lavastromen tot nieuwe eilanden

Kikai

De Kikai caldera is een van de meest indrukwekkende voorbeelden van zo’n systeem. Deze grotendeels onder water gelegen vulkaan ligt voor de kust van de Japanse Ōsumi-eilanden en is het overblijfsel van een enorme uitbarsting van meer dan 7000 jaar geleden. Die eruptie was de grootste van het huidige geologische tijdperk, het Holoceen. De vulkaan is nog altijd actief en vertoont af en toe kleinere uitbarstingen, waarvan de meest recente in 2005 plaatsvonden.

Onderzoek onder water

Om te begrijpen hoe zulke calderavulkanen zich opnieuw kunnen opladen, deden Japanse wetenschappers uitgebreid onderzoek. “We moeten begrijpen hoe grote hoeveelheden magma zich kunnen verzamelen om te snappen hoe gigantische caldera-uitbarstingen ontstaan,” zegt geofysicus Seama Nobukazu.

Juist het feit dat de Kikai caldera grotendeels onder water ligt, blijkt daarbij een voordeel. Volgens Seama maakt deze ligging het mogelijk om grootschalige en systematische metingen uit te voeren.

In samenwerking met de Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology gebruikten de onderzoekers speciale luchtkanonnen die kunstmatige energie trillingen opwekken. Vervolgens konden ze op de oceaanbodem meten hoe deze zogeheten seismische golven zich door de aardkorst verplaatsen. Zo kregen ze een gedetailleerd beeld van wat zich diep onder de vulkaan afspeelt.

Een nieuw gevuld magmareservoir

De resultaten laten zien dat er inderdaad een groot magmareservoir aanwezig is onder de plek van de laatste gigantische uitbarsting. De onderzoekers konden zelfs de vorm en omvang van dit reservoir in kaart brengen.

Volgens Seama is het vrijwel zeker dat het om hetzelfde reservoir gaat als bij de eerdere superuitbarsting. Toch blijkt het magma dat zich daar nu bevindt waarschijnlijk niet simpelweg een restant van die oude eruptie.

Nieuw magma, nieuwe cyclus

In het centrum van de caldera groeit namelijk al duizenden jaren een nieuwe lavakoepel. Chemische analyses tonen aan dat het materiaal hiervan een andere samenstelling heeft dan het magma van de grote uitbarsting.

Dat wijst erop dat er nieuw magma van diep uit de aarde wordt aangevoerd. Op basis hiervan stellen de onderzoekers een model voor waarin magmareservoirs onder calderavulkanen zich geleidelijk opnieuw vullen na een grote uitbarsting.

Wat betekent dit voor de toekomst?

Dit zogenoemde ‘magma-hervulmodel’ sluit aan bij wat wetenschappers vermoeden over andere reusachtige calderavulkanen zoals Yellowstone en Toba, waar ook waar ook grote en relatief ondiepe magmareservoirs aanwezig zijn.

Seama benadrukt dat dit nog maar het begin is. “We willen de methoden die we in dit onderzoek hebben gebruikt verder verfijnen om de hervulling van het magmareservoir beter te begrijpen”, zegt hij. Het uiteindelijke doel is duidelijk: beter in staat zijn om de cruciale signalen van toekomstige superuitbarstingen te herkennen en misschien ooit op tijd te voorspellen.

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: