Je leest:

Hoe de Etna op Sicilië terecht kwam

Hoe de Etna op Sicilië terecht kwam

Auteur: | 18 juli 2011

De Etna barst geregeld uit. Het wekt weinig verbazing – het is immers een van de actiefste vulkanen ter wereld. Toch is het bijzonder, zeggen geologen. De Etna is een raadselachtige vulkaan, vinden zij, want hij bevindt zich op een plek waar je dat helemaal niet zou verwachten. Waarom is de Etna er dan toch?

Op 27 februari 2017 begon de hoogste Europese vulkaan, de Etna, lava uit te stoten aan de zuidoostelijke zijde. De vulkaan op het Italiaanse eiland Sicilië blijft zeer actief.

Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia-Sezione di Catania

Subductie

De meest voor de hand liggende verklaring voor de Etna is dat hij – net als de Stromboli en de Vesuvius – veroorzaakt is door de botsing van de Afrikaanse en de Euro-aziatische aardschol. Deze twee aardplaten drijven langzaam maar zeker op de relatief vloeibare aardmantel naar elkaar toe. Bij Italië komen ze elkaar tegen, en duikt de oceanische korst van de Afrikaanse plaat onder het Europese continent.

In de diepte komt water vrij uit de korst, waardoor het omringende mantelgesteente een lagere smelttemperatuur krijgt en gedeeltelijk smelt. Door zijn lage dichtheid komt dit gesmolten gesteente naar boven, om als vloeibaar magma door het aardoppervlak heen te breken: de vulkaan is een feit.

De Stromboli, net ten noorden van Sicilië, is een voorbeeld van zo’n vulkaan. Hij bevindt zich precies boven de plek waar de duikende plaat de diepte bereikt waarop het hierboven beschreven proces plaats kan vinden. Maar voor de Etna geldt dit niet: de Etna ligt te ver van de subductiezone af om door opwellend smeltgesteente verklaard te kunnen worden.

Kwarts

Bovendien bevat het magma van vulkanen die op deze manier ontstaan veel SiO2 (kwarts). Dit mineraal komt veelvuldig in de aardkorst voor, en wordt door het magma opgenomen als het zich door de korst heen naar het aardoppervlak beweegt. Het magma wordt taai van SiO2, en stroomt niet makkelijk uit de vulkaan.

E. De Beni (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia-Sezione di Catania)

Vulkanen die door subductie veroorzaakt worden barsten daarom pas uit als er eerst een flinke spanning is opgebouwd; zo’n uitbarsting treedt dan vaak op in de vorm van een enorme ontploffing. Dat zien we bij de Etna niet. Deze wordt gekarakteriseerd door regelmatig optredende maar relatief rustige uitbarstingen, waarbij het magma gewoon uit de krater stroomt. Dat magma is juist arm aan SiO2.

Wie vroeger in Nederland een kasteel wilde belegeren kon maar het beste wachten op een flinke vorstperiode: Dan vroor de slotgracht dicht, en was de eerste hindernis genomen. In Sicilië nam in 1669 de Etna deze rol op zich. Er vond toen een hevige uitbarsting plaats, waarbij de gloeiende lava richting het stadje Catania stroomde. Dankzij de stadsmuren stroomde de lava vervolgens om Catania heen, om uiteindelijk in de slotgracht van het nabijgelegen Castello Ursino terecht te komen. Deze werd hierdoor gedempt.

De slotgracht van Castello Ursino, in 1669 gedempt door de lava van de Etna.

Jan Wijbrans, VU Amsterdam

Mantel

Op sommige plaatsen op aarde is de aardmantel extra heet, en is er sprake van een hotspot. Ook in dat geval kan er magma naar boven komen en vulkanen vormen op het aardoppervlak.

Het magma bestaat dan puur en alleen uit gesmolten mantelmateriaal en bevat geen gesmolten korst. Het is daardoor arm aan SiO2, maar juist rijk aan magnesium en ijzer. Het vulkaaneiland Hawaï is bijvoorbeeld op deze manier gevormd. Zou dit dan wellicht ook een verklaring kunnen zijn voor de Etna?

Jan Wijbrans, geochemicus aan de Vrije Universiteit in Amsterdam, denkt van niet. Er is geen enkele aanleiding om te denken dat er een hotspot onder de Etna zit, en tomografische beelden (een soort CT-scan van de aarde, waarop je de warme en koude regio’s onder het aardoppervlak kan onderscheiden) laten dit ook niet zien.

Dat er mantelmateriaal door de korst heen breekt bij de Etna gelooft hij wel, maar hij geeft een andere verklaring. “De oostkant van Sicilië is een breuklijn”, legt hij uit, “dat kun je bijvoorbeeld zien aan het feit dat de kust een kaarsrechte lijn vormt.” Hierdoor zou ook de subductiezone in de diepte gebroken kunnen zijn. Wijbrans:“Dan zit er gewoon een lek in het systeem, waardoor het mantelmateriaal naar boven kan komen.”

Experimenten

Dat klinkt logisch, maar waarom zou de mantel zich door het lek omhoog gaan bewegen? Wat is de drijvende kracht daarachter, als er geen sprake is van een hotspot? Daar denkt Wouter Schellart van Monash University in Melbourne, Australië, het antwoord op gevonden te hebben. Schellart slaagde er vorig jaar in om met laboratoriummodellen de opwaartse stroom van mantelmateriaal op de plek van de Etna, in het klein na te bootsen: van kilometers naar centimeters in het lab.

Uitbarsting van de Etna in 1669, op een fresco in de Dom van Catania. Links vooraan Castello Ursino.

Schellart bootste het subduceren van de Afrikaanse plaat in de mantel na met een plaat van siliconen waarvan één kant wegzakte in een bak met glucosestroop. Zorgvuldig samengestelde glucosestroop, wel te verstaan: het experiment was zo ontworpen dat het gedrag van de stroop op de schaal van het experiment vergelijkbaar was met het gedrag van de mantel op de schaal van de aarde.

“Doordat de Afrikaanse plaat naar beneden zinkt, de mantel in, worden allerlei stromingen in die mantel veroorzaakt”, legt Schellart uit. In de modellen beweegt het materiaal om de zuidrand van de plaat heen, om juist onder Sicilië naar boven te komen. “Hierdoor komt het onder een lagere druk te staan, waardoor het kan smelten. De smelt komt vervolgens als magma aan het oppervlak, waardoor de Etna en de vulkanen er omheen verklaard kunnen worden.” En zo komt langzaam maar zeker het antwoord op het raadsel van de Etna in zicht.

Een vulkaan groeit met elke uitbarsting, omdat de magma die uit de krater stroomt als gestolde lava blijft liggen. Een vulkaan als de Etna bestaat dus uit een opgestapelde reeks lavalagen. Als je van al die lagen kan bepalen hoe oud ze precies zijn, heb je de gehele uitbarstingsgeschiedenis van de vulkaan te pakken. Dat kan tegenwoordig behoorlijk exact, dankzij een methode waarbij indirect gemeten wordt hoeveel kalium er in de loop der tijd door radioactief verval is omgezet in argon. “Het ontstaan van de Etna begon zo’n 500.000 jaar geleden”, vertelt Jan Wijbrans, die de afgelopen jaren samen met studenten van de VU en met collega’s van het Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) in Italië de lavalagen waaruit de Etna is opgebouwd nauwkeurig wist te dateren. In de loop der tijd heeft de activiteit zich steeds verder naar het westen verplaatst. De eerste lava’s liggen in zee voor de oostkust van Sicilië, de huidige uitbarstingen vinden plaats in de meest westelijke krater, ongeveer 25 kilometer verderop.

15.000 jaar geleden moet de Etna er nog indrukwekkender hebben uitgezien dan tegenwoordig.

S. Branca & E. de Beni, INGV, Italië

Bronnen

  • De Beni e.a. ,40Ar/39Ar isotopic dating of Etna volcanic succession Italian Journal of Geosciences, in druk
  • Schellart Mount Etna-Iblean volcanism caused by rollback-induced upper mantle upwelling around the Ionian slab edge: An alternative to the plume model Geology 38 (2010) 691-694

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 18 juli 2011

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.