Bij de uitbarsting van een supervulkaan kan 35.000 km3 lava vrijkomen; genoeg om heel Europa met een laag van ruim 3,4 meter dik te bedekken. Dat is één van de conclusies uit een studie naar de oorzaak van supervulkaanuitbarstingen die deze week in Nature Geoscience verscheen. Gelukkig zijn uitbarstingen van supervulkanen wel behoorlijk zeldzaam: gemiddeld komen ze minder dan een keer per 100.000 jaar voor. De berekende 35.000 km3 lava is bovendien het absolute maximum.
Supervulkanen zijn de monsters onder de vulkanen. Zij barsten uit met een enorme explosie, waarbij gebieden van duizenden tot tienduizenden vierkante kilometers onder de vulkanische assen bedolven kunnen raken. Ze veroorzaken een gat (caldera) in de grond met een diameter van tientallen kilometers.
Ook de gevolgen op langere termijn kunnen desastreus zijn: een supervulkaanuitbarsting kan een wereldwijde afkoeling van 10 graden Celcius veroorzaken, die enkele decennia aanhoudt.
De meeste ‘gewone’ vulkanen barsten uit als de magmakamer (de ruimte onder de vulkaan waarin het magma uit de diepe aarde zich ophoopt) vol raakt. De druk neemt toe omdat nieuw aangevoerde magma er niet meer bij past, en zodra er een kritische grens overschreden wordt breekt het vloeibare gesteente door de aardkorst heen naar boven.
Bij supervulkanen werkt het echter anders, concluderen twee verschillende onderzoeksgroepen deze week in het vakblad Nature Geoscience. Hierbij is het de opwaartse druk die de vulkaanuitbarsting veroorzaakt.
Bal onder water
Bij supervulkanen kan zich veel meer magma onder de grond ophopen dan bij hun kleine broertjes, bijvoorbeeld omdat de magmakamer een erg groot gebied beslaat, of omdat het plaatselijk zo warm is dat het dak van de magmakamer zacht en buigzaam is geworden, en dus niet gauw doorbreekt.
Magma is lichter dan het omringende gesteente, en zal dus de neiging hebben op te stijgen. Als de magmalaag zo dik wordt dat het korstgesteente de opwaartse druk van de magma niet meer kan weerstaan, breekt deze uiteindelijk met een knal door het aardoppervlak heen.
“Als een bal die je onder water duwt en dan plotseling loslaat”, zegt aardwetenschapper Wim Malfait van de ETH in Zürich, die aan één van de twee studies meewerkte. Zijn onderzoeksgroep deed als eerste laboratoriummetingen aan de dichtheid van magma onder de hoge drukken en temperaturen die in de magmakamers optreden.
Modellen
De andere onderzoeksgroep, onder leiding van geoloog Luca Carrichi van de Universiteit van Bristol, maakte computermodellen waarmee berekend werd hoeveel magma er onder verschillende omstandigheden in de magmakamer gebracht kan worden, voordat de kritische druk overschreden wordt. Vervolgens draaiden de onderzoekers 1,2 miljoen simulaties, om te bepalen welke mechanismen onder welke omstandigheden optraden.
Écht grote uitbarstingen, waarbij meer dan 450 km3 lava vrijkomt, zijn altijd het gevolg van het dichtheidsverschil tussen de magma en het andere gesteente, concludeerden zij. Uitbarstingen waarbij meer dan 35.000 km3 lava vrij komt zijn volgens de berekeningen niet mogelijk.
Supervulkanen van nu
De bekendste supervulkaan is misschien wel die van Yellowstone in de VS. De laatste drie uitbarstingen waren 2 miljoen jaar geleden, 1,3 miljoen jaar geleden, en 0,64 miljoen jaar geleden – en het is bekend dat de magma-aanvoer daarna weer gewoon is hervat. Bij de laatste uitbarsting van de Yellowstone-vulkaan kwam 1000 km3 lava vrij. Ter vergelijking: bij de grote uitbarsting van de Pinatubo op de Filipijnen in 1991, die de aarde tijdelijk 0,5 graad deed afkoelen, kwam ‘slechts’ 10 km3 lava uit de aarde naar boven zetten. Andere bekende supervulkanen bevinden zich onder het Tobameer in Indonesië en bij het Taupomeer in Nieuw Zeeland. In Europa, vlak bij Napels, zijn er de relatief kleine Flegreïsche Velden.
Satellietbeeld van de 74.000 jaar oude caldera ‘Toba’ (35 bij 100 km) met in het midden het Tobameer.
NASA Landsat7, via wikimedia commons, public domainLees meer over supervulkanen
- Supervulkanen bedreigen de aarde (Kennislinkartikel)