Je leest:

Ballonnen van steen

Ballonnen van steen

Auteur: | 23 januari 2013

Onderwatervulkanen kunnen uitbarsten door grote klodders lava langzaam uit de vulkaanpijp op te laten stijgen. Hiermee is een nieuw eruptiemechanisme ontdekt, dat tussen de explosieve uitbarsting en de rustige uitstroom van lava in zit.

Het Macauley eiland maakt deel uit van de Kermadec-vulkaanboog, die vanaf het Noordereiland (Nieuw-Zeeland) naar het noorden loopt.
onbekende auteur via wikimedia commons, public domain

De vondst van puimsteen op de zeebodem op grote afstand van de krater van een vulkaan hoeft niet te betekenen dat er sprake is geweest van een zeer explosieve vulkaanuitbarsting. Ook bij een niet-explosieve uitbarsting kan het vulkaangesteente zo vol met gasbelletjes komen te zitten dat het op het zeewater blijft drijven. De drijvende lavabrokken kunnen vervolgens mee worden genomen door de zeestroming, en zo tientallen of soms zelfs duizenden kilometers afleggen. Pas als ze met water verzadigd raken en in stukken uiteen vallen zakken ze terug naar de zeebodem.

Aardwetenschappers uit Nieuw-Zeeland en Engeland denken hiermee het mechanisme van de uitbarstingen van de onderzeese Macauley-vulkaan bij Nieuw-Zeeland te pakken te hebben. De uitbarsting verliep te langzaam om explosief te zijn, maar te snel om de vulkaan simpelweg te laten overstromen, ontdekten de onderzoekers. Het zat er eigenlijk net tussenin.

Gasbelletjes

Als magma omhoog komt in de krater van een vulkaan neemt de druk in dit vloeibare gesteente in rap tempo af. Hierbij komen gassen vrij die opgelost zitten in het magma, en ontstaan gasbelletjes, net als bij een flesje cola waar je de dop vanaf draait. Omdat het gesteente vrij snel stolt als het de vulkaan verlaten heeft, is het resultaat een soort gesteenteschuim. Als het magma heel langzaam omhoog komt kunnen de gassen geleidelijk ontsnappen, en stroomt de lava vervolgens rustig langs de vulkaanrand omlaag. Gaat het heel snel, dan ontstaan er juist veel belletjes, en komt de lava met een enorme explosie uit de vulkaan zetten, zoals een champagnekurk van een fles kan knallen.

Door de hoge druk vormen zich luchtbellen in de magma. Deze blijft daarom als het de vulkaan verlaten heeft drijven op het zeewater. Pas als de steen verzadigd raakt met water en/of uit elkaar valt zal hij uiteindelijk naar de oceaanbodem zinken.
Melissa Rotella e.a. (2013), Nature Geoscience (doi: 10.1038/ngeo1709), met toestemming

Bij de Macauley-vulkaan ging het voldoende snel om veel gasbellen te vormen, denken de onderzoekers, maar niet snel genoeg voor een explosie. In plaats daarvan verlieten de lavabrokken de vulkaanpijp als een soort gesmolten gesteenteballonnen die omhoog stegen naar het zeeoppervlak, om een paar kilometer verderop weer langzaam naar de zeebodem te zakken.

“Dat vulkaangesteente op zeewater drijft en zo grote afstanden aflegt is niet nieuw”, vertelt Melissa Rotella van de Victoria University of Wellington in Nieuw-Zeeland, “maar dat het zo rustig uit de vulkaan opstijgt wel.” Het gesteente is in dit nog niet eerder voorgestelde vulkaanmechanisme aan de buitenkant wel gestold maar van binnen nog vloeibaar, legt ze uit. Daarom verlaat de lava de vulkaan in de vorm van opstijgende bubbels.

L. Mead via wikimediacommons, public domain

Macauley eiland

De Macauley-vulkaan maakt deel uit van de Kermadec vulkaanboog, en bevindt zich op de grens van de Australische Plaat en de Pacifische Plaat, ten noorden van Nieuw-Zeeland. De vulkaan ligt voor het grootste deel onder water. Slechts een klein gedeelte van 3 km2 steekt boven water uit, en vormt het Macauley-eiland.

Tangaroa

De geologen kwamen tot hun conclusies na een uitgebreid onderzoek aan de gasbellen in het gesteente dat ze hadden opgedregd van de zeebodem, op afstanden tot ruim 10 kilometer van de kraterrand van de vulkaan. De grootte van de gasbellen en de dichtheidsverdeling van de hoeveelheid belletjes in het gesteente zijn afhankelijk van de snelheid waarmee de druk in het magma afneemt. In beiden bleken twee trends te zitten, die de geologen toeschreven aan de relatief snelle en sterke drukafname toen de magma in de vulkaan omhoog kwam, en de veel geringere drukafname toen de gesteenteballonnen vervolgens opstegen naar steeds ondieper water.

De onderzoekers bedachten ook al een naam voor het nieuw ontdekte mechanisme van onderwater-vulkaanuitbarstingen: Tangaroa, naar de God van de zee van de Maori – en naar het onderzoeksschip dat gebruikt werd om de gesteentemonsters te verzamelen.

Pieter Vroon, aardwetenschapper en vulkaandeskundige van de Vrije Universiteit in Amsterdam, spreekt van een interessant onderzoek. Wel benadrukt hij dat de vorming van gasbellen in vulkaangesteente van meer afhankelijk is dan alleen de snelheid waarmee het magma omhoog komt. Als er geen watermoleculen in het magmamateriaal aanwezig zijn zullen zich bijvoorbeeld geen gasbellen vormen, en ook als de magma te dik en stroperig is zal het mechanisme niet werken.

Bron

  • Rotella e.a. Highly vesicular pumice generated by buoyant detachment of magma in subaqueous volcanism Nature Geoscience (20-1-2013) doi:10.1038/ngeo1709

Zie ook:

Mariene vulkaan groeit als kool (Kennislinkartikel) Vulkanen (Kennislinkdossier) Dikke aardkorst houdt vulkanen tegen (Kennislinkartikel) Onderwatergeweld (Wetenschap24-artikel)

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 23 januari 2013

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.