weelderige glooiende heuvels vormen de bakermat van de stille wateren van het Roemeense Saint Anne meer, dat rust in een oude krater van de uitbarsting van de vulkaan Ciomadul. De piek blies voor het laatst zijn top zo ‘ n 30.000 jaar geleden, en de lange rust heeft velen doen vermoeden dat de vulkaan waarschijnlijk niet meer zou uitbarsten.
maar het blijkt dat de rotsen mijlen onder dit serene tafereel met een verrassende hoeveelheid hitte kunnen stoven. Een studie onlangs gepubliceerd in Earth and Planetary Science Letters suggereert dat het systeem waarschijnlijk tussen de 5 en 14 kubieke mijl magma herbergt, een maximum volume meer dan dat van 20.000 Grote Piramides van Gizeh.
dit betekent niet dat een uitbarsting noodzakelijk in de toekomst van de vulkaan is. Maar het werk vestigt de aandacht op de potentiële gevaren van vaak over het hoofd gezien vulkanen die rustig sudderen voor tienduizenden jaren.
“we kijken bij voorkeur naar actieve vulkanen-uiteraard omdat ze een reëel risico vertonen”, zegt onderzoeksauteur Mickael Laumonier van de Université Clermont Auvergne, Frankrijk. “Maar we moeten andere relatief recente jonge vulkanen niet vergeten, omdat ze een risico kunnen vormen dat we moeten beoordelen.”
door geofysische en geochemische analyse te koppelen aan numerieke simulaties, geeft de studie onderzoekers een verbluffende blik in wat er onder Ciomandul kan brouwen—en het belooft wetenschappers te helpen beter te begrijpen hoe soortgelijke vulkanische systemen evolueren in de tijd. (Verken de vulkanische titanen van de Ring van vuur.)
“dit alles is geweldig werk,” zegt Janine Krippner, een vulkanoloog bij het Smithsonian Global Volcanism Program die niet betrokken was bij de studie. Maar ze waarschuwt dat het uit elkaar halen van de precieze omstandigheden kilometers onder het oppervlak een ongelooflijk moeilijke taak is.
“het is nog steeds niet ons zeggen dat is wat het geval is,” zegt ze. “Het zegt, We hebben een heleboel gegevens die laten zien dat dit is wat het zou kunnen zijn.”
Eternal volcanic flames
op een gegeven moment uitbarsten er minstens 20 vulkanen over de hele wereld. Maar er zijn veel meer die potentieel actief kunnen zijn—het probleem is uitzoeken welke. (Lees over hoe vulkanen zich vormen en de dodelijkste uitbarsting in de geschiedenis.)
vulkanen zoals Ciomadul die de laatste 10.000 jaar niet zijn uitgebarsten, worden vaak inactief genoemd. Deze scheidslijn is echter enigszins willekeurig, zegt Krippner.
als het gaat om vulkanen, “is’uitgestorven’ een erg dubieus woord,” zegt ze. Sommige vulkanen, zoals de beruchte Yellowstone supervolcano, kunnen honderdduizenden jaren sluimerend liggen tussen uitbarstingen. (Ontdek waarom Yellowstone slechts de 21e plaats inneemt in een lijst van de gevaarlijkste Amerikaanse vulkanen.)
een teken dat een schijnbaar rustige vulkaan potentieel heeft voor toekomstige uitbarstingen is als er volumes gesmolten gesteente eronder blijven hangen, en eerdere studies bij Ciomadul hadden dat al laten doorschemeren. Door het bestuderen van de manier waarop seismische golven door de grond afketsen, ontdekten eerdere onderzoekers enkele aanwijzingen van een magma reservoir. Onderzoek naar de elektrische geleidbaarheid onder de ondergrond—een eigenschap die wordt beïnvloed door omstandigheden zoals de temperatuur en het watergehalte van de rotsen-wees er ook op dat de zone tussen drie en 17 mijl naar beneden meer brij dan vast kan zijn.
toch was het nog onduidelijk of het gesteente echt gesmolten was, en zo ja, hoeveel magma er zou kunnen zijn.Om deze vragen te beantwoorden, wendden Laumonier en zijn collega ‘ s zich eerst tot rotsen van de vulkaanuitbarstingen in het verleden. Als magma zich onder een vulkaan bevindt, koelt het langzaam af en vormt het kristallen, waarvan sommige fungeren als minuscule mineralogische archiefhouders, die de omstandigheden in kaart brengen waarin ze zijn ontstaan.
bijvoorbeeld, een klasse van mineralen bekend als amfibolen veranderen chemie afhankelijk van de temperatuur en druk tijdens kristallisatie. Het zoeken naar deze kristallen in het uitgebarsten gesteente helpt onderzoekers te leren over de omstandigheden van dit oude magmatische systeem.
het team combineerde deze geochemische gegevens met wat ze wisten van de afmetingen van het systeem en voerde numerieke simulaties uit om te bepalen hoe snel het door de tijd zou zijn afgekoeld, en om te zien hoe het vulkanische sanitair er vandaag de dag uit zou kunnen zien. Het resultaat: de rotsen in de bovenste korst onder de vulkaan zijn gemiddeld 15 procent gesmolten, met sommige regio ‘ s zelfs 45 procent.
het team verifieerde dit resultaat door een model te maken op basis van metingen van elektrische geleidbaarheid voor eerder uitgebarsten gesteenten bij verschillende temperaturen, drukken en watergehalte. Dit hielp hen te interpreteren wat eerder werd gezien in de elektrische geleidbaarheidsmetingen onder Ciomadul.Deze tweede benadering gaf een vergelijkbaar resultaat, wat suggereert dat de zone onder de vulkaan inderdaad tussen de 20 en 58 procent gesmolten is. Hoewel dit een groot bereik is voor de hoeveelheid magma die zou kunnen blijven hangen in de ondergrondse leidingen van Ciomadul, leveren alle mogelijke ondergrondse omstandigheden een aanzienlijke hoeveelheid smelt voor Ciomadul op.
” we hebben geen andere opties om de geofysische anomalie uit te leggen, ” zegt Laumonier.
onderzoekers geloven dat een uitbarsting mogelijk is als een vulkaan meer dan ongeveer 45 procent gesmolten gesteente herbergt. Hieronder staat:” het systeem is allemaal opgesloten door kristallen en het kan niet uitbarsten”, zegt Michael Ackerson, curator van rotsen en ertsen bij het Smithsonian National Museum of Natural History in Washington D. C. Deze laatste analyse suggereert dat een uitbarsting mogelijk is bij Ciomadul—maar dat betekent niet dat het onvermijdelijk is.
papperig sanitair
belangrijk is dat deze studie ook de vraag onderzoekt hoe dergelijke systemen diep in de aarde er eigenlijk uitzien.
” de traditionele trope van een magmakamer is deze grote, gigantische dreigende, roodgloeiende blob magma in de korst die op het punt staat uit te barsten en ons allemaal te doden, ” zegt Ackerson.
maar onderzoek wijst er steeds meer op dat dit waarschijnlijk niet het geval is. In plaats daarvan, magma reservoirs besteden het grootste deel van hun leven rustig stoven in de korst. Ze zijn vaak ten minste gedeeltelijk gekristalliseerd en vormen een papperige, steenachtige soep met verschillende verhoudingen van kristallen die door het hele systeem smelten. Deze verhouding kan drastisch verschillen in het magmatische sanitair van de ene vulkaan naar de andere.Voor Ciomadul geloven de onderzoekers dat het gesmolten gesteente zich verzamelt in twee zones van brij: een bovengebied tussen 3 en 11 mijl diep en een lager, warmer reservoir dat ongeveer 18,5 mijl naar beneden begint. Elk van deze zones is waarschijnlijk samengesteld uit overlappende zakken van gesmolten materiaal van iets verschillende temperatuur en samenstelling. Op dit moment is het onduidelijk hoe de twee zones precies met elkaar verbonden zijn, maar de nieuwe magmatische mapping geeft nog steeds waardevolle informatie over de werking van deze vulkaan.
” Dit is een nieuw gegevenspunt in het verhaal van global magmas, ” zegt Ackerson. “Dit is een specifieke vulkaan op een specifiek moment in de tijd, en dat gaat ons helpen om een veel breder, genuanceerd beeld te krijgen van hoe magma’ s vormen en evolueren.”