In 2021, op La Palma, veroverde lava alles: velden, huizen, straten, binnenplaatsen, muren, hele stukken van het dagelijks leven. De uitbarsting van Tajogaite op de Canarische Eilanden begon op 19 september en duurde 85 dagen tot 13 december. De stromen besloegen 12,19 vierkante kilometer, omvatten meer dan drieduizend gebouwen en bereikten temperaturen tot 1.140 °C. Van buitenaf gezien was het een enorm, bijna onwerkelijk tafereel. Van binnenuit gezien kan die woede echter ook afhangen van iets heel kleins: de kristallen die zich in het magma vormen of verdwijnen.
Een nieuwe studie gepubliceerd in Natuurcommunicatie hij probeerde precies daar te kijken, in het gesmolten gesteente. Het punt is eenvoudig, althans wat de consequentie ervan betreft: zeer vergelijkbare magma’s kunnen zeer verschillende uitbarstingen veroorzaken. Soms daalt de lava langzaam, zwaar, bijna “ordelijk”. Andere keren schiet het omhoog, houdt gas vast en verandert in lavafonteinen, waarbij gloeiende stralen naar boven exploderen. De samenstelling van het magma is uiteraard van belang. Nu komt echter een ander detail naar voren: hoe heet het magma werd voordat het opsteeg.
Warmte verandert alles
Onderzoekers spreken van oververhitting van het magma. Vertaald zonder shirt: het gesmolten gesteente doorloopt een fase die zo heet is dat de kleine kristallen die erin aanwezig zijn, smelten. Het lijken laboratoriumdetails, dingen die onzichtbaar zijn voor het blote oog. Toch kunnen ze veranderen hoe een uitbarsting de oppervlakte bereikt.
Als magma veel kristallen bevat, wordt het zelfs dichter. Het klimt met meer inspanning, vertraagt, laat meer tijd over voor het vrijkomen van de gassen voordat het definitief vrijkomt. Wanneer deze kristallen echter ontbreken, blijft het gesmolten gesteente vloeibaarder. Het stroomt beter, loopt meer, voert meer gas met zich mee. En als hij de top bereikt, kan hij dat met veel meer energie doen.
Om dit mechanisme te begrijpen, gebruikte het onderzoeksteam monsters van de uitbarsting van de Tajogaiet en bracht ze terug naar vulkaanomstandigheden door ze in het laboratorium te verwarmen en af te koelen. Vervolgens observeerde hij ze met zeer krachtige röntgenstralen, die konden laten zien wat er in het magma gebeurt als de kristallen zich beginnen te vormen.
Het resultaat is vrij duidelijk. In de monsters die geen sterke oververhitting hadden ondergaan, verschenen de eerste kristallen na ongeveer 20 minuten. In de monsters die op ongeveer 90°C boven de stabiliteitstemperatuur van de kristallen waren gebracht, bleef het magma echter meer dan 8 uur “schoon”. Geen kristallen. Of bijna. En toen ze eindelijk verschenen, waren het er steeds minder en groter.
Acht uur kan genoeg zijn
Acht uur is voor ons een werkdag met een koffiepauze en stil vloeken voor de verkeerde e-mail. Voor magma dat uit de grond opstijgt, kunnen ze voldoende zijn om het type uitbarsting te veranderen.
In het gesmolten gesteente bevinden zich kleine sporen die ervoor zorgen dat nieuwe kristallen worden geboren, een soort microscopisch kleine greep. Oververhitting lijkt juist die grepen uit te wissen. Het magma verliest de herinnering aan de vorige kristallen en blijft uniformer, vloeibaarder en minder bereid om in te dikken.
De onderzoekers hebben deze gegevens vervolgens in modellen verwerkt die de opkomst van magma door ongeveer 13 kilometer van de aardkorst simuleren. Het scenario dat naar voren komt is heel concreet: als het magma lang genoeg zonder kristallen blijft, kan het sneller opstijgen en het oppervlak bereiken terwijl het gas nog steeds vastzit. Op dat moment kan de uitbarsting gewelddadiger worden, met gloeiende jets die vergelijkbaar zijn met die waargenomen op La Palma.
Wanneer zich echter eerder kristallen beginnen te vormen, wordt het magma gaandeweg dikker. De opstijging vertraagt, de gassen kunnen geleidelijker ontsnappen en de uitbarsting kan een vreedzamer gedrag aannemen, voornamelijk bestaande uit stromen. Dezelfde magmafamilie, heel andere uitkomst. Het verschil kan ook liggen in die warme passage die eerder plaatsvond, in de duisternis van de korst.
Nog een aanwijzing voor vulkanen
Deze studie maakt van vulkaanuitbarstingen niet iets dat gemakkelijk te voorspellen is. Vulkanen blijven complexe systemen, vol druk, gassen, breuken, diepe reservoirs, plotselinge pauzes en herstarts. Maar hij voegt er een belangrijke aanwijzing aan toe: de vroegere temperatuur van het magma kan zwaarder wegen dan eerder werd gedacht.
Meestal kijken degenen die vulkanen monitoren naar de samenstelling van het magma, de gassen, de druk, de aardbevingen, de vervormingen van de grond. Vanaf vandaag verdient de thermische geschiedenis van magma meer aandacht. Als het gesmolten gesteente vanuit diepe gebieden erg heet aankomt en niet genoeg tijd in ondiepere reservoirs doorbrengt om af te koelen en kristallen te vormen, kan het sneller opstijgen en lavafonteinen gemakkelijker van brandstof voorzien.
Voor waarschuwingssystemen betekent dit dat er meer gegevens nodig zijn om te vergelijken met gassen, aardbevingen, grondvervormingen en magmasamenstelling. Als het gesmolten gesteente vanuit diepe gebieden zeer heet aankomt en opstijgt zonder lang genoeg te stoppen om af te koelen en kristallen te vormen, kan het vloeibaarder blijven en met grotere energie het oppervlak bereiken. De lava komt er al beladen uit met wat hij eronder heeft meegemaakt: te veel hitte, weinig kristallen, er zit nog gas in. Zoek dan een manier. En hij neemt wat hij vindt.
Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in:
