Ny undersøgelse dokumenterer eftervirkningerne af et superudbrud, og udvider størrelsen af ​​Toba magma system

De sjældne, men spektakulære udbrud af supervulkaner kan forårsage massiv ødelæggelse og påvirke klimamønstre på globalt plan i årtier - og en ny undersøgelse har fundet ud af, at disse steder også kan opleve igangværende, omend mindre udbrud i titusinder af år efter.

Faktisk, Oregon State University-forskere var i stand til at forbinde de seneste udbrud ved Sinabung-bjerget i det nordlige Sumatra med det sidste udbrud på Jorden af ​​en supervulkan 74, 000 år siden ved Toba Caldera omkring 25 miles væk.

Resultaterne bliver rapporteret i denne uge i tidsskriftet Naturkommunikation .

"Opsvinget efter et supervulkanudbrud er en lang proces, som vulkanen og det magmatiske system forsøger at genetablere ligevægt - som en vandmasse, der er blevet forstyrret af en sten, der er faldet ned i den, " sagde Adonara Mucek, en doktorgradskandidat i Oregon State og hovedforfatter på undersøgelsen.

"På Toba, det ser ud til, at udbruddene fortsatte i mindst 15, 000 til 20, 000 år efter superudbruddet og strukturtilpasningen fortsatte i hvert fald indtil for få århundreder siden - og fortsætter formentlig i dag. Det er den magmatiske ækvivalent til efterskælv efter et jordskælv."

Det er første gang, at forskere har været i stand til at finde ud af, hvad der sker efter udbruddet af en supervulkan. For at kvalificere sig som en supervulkan, udbruddet skal nå mindst størrelsesorden 8 på vulkaneksplosivitetsindekset, hvilket betyder, at de målte aflejringer for det udbrud er større end 1, 000 kubik kilometer, eller 240 kubikmil.

Da Toba brød ud, den udsendte et volumen af ​​magma 28, 000 gange større end udbruddet af Mount St. Helens i 1980 i staten Washington. Det var så massivt, det menes at have skabt en vulkansk vinter på Jorden, der varede i årevis, og muligvis udløser en flaskehals i menneskets evolution.

Andre velkendte supervulkansteder omfatter Yellowstone Park i USA, Taupo Caldera i New Zealand, og Campi Flegrei i Italien.

"Supervulkaner har en levetid på millioner af år, hvor der kan være adskillige superudbrud, " sagde Shanaka "Shan" de Silva, en vulkanolog fra Oregon State University og medforfatter på undersøgelsen. "Mellem disse udbrud, de dør ikke. Forskere har længe haft mistanke om, at udbrud fortsætter efter det første udbrud, men det er første gang, vi har været i stand til at sætte nøjagtige alder med disse udbrud."

Tidligere undersøgelser af argon-datering havde givet barske aldre af udbrud ved Toba, men disse udbrudsdatoer havde for mange fejlmuligheder, siger forskerne. I deres undersøgelse, OSU-forskerne og deres kolleger fra Australien, Tyskland, USA og Indonesien var i stand til at tyde Tobas seneste vulkanske historie ved at måle mængden af ​​helium, der var tilbage i zirkonkrystaller i udbrudt pimpsten og lava.

Heliumet, der er tilbage i krystallerne, er en rest af uranets henfaldsproces, som har en velforstået radioaktiv henfaldsvej og halveringstid.

"Toba er mindst 1,3 millioner år gammel, dets superudbrud fandt sted omkring 74, 000 år siden, og det havde mindst seks definitive udbrud efter det - og sandsynligvis flere flere, " sagde Mucek. "Det sidste udbrud, vi har opdaget, fandt sted omkring 56, 000 år siden, men der er andre udbrud, der mangler at blive undersøgt."

Forskerne formåede også at estimere historien om strukturel tilpasning ved Toba ved hjælp af kulstof-14-datering af søsediment, der er blevet løftet op til 600 meter over søen, hvori de blev dannet. Disse data viser, at den strukturelle tilpasning fortsatte fra mindst 30, 000 år siden indtil 2, 000 år siden - og fortsætter måske i dag.

Undersøgelsen fandt også ud af, at magmaen i Tobas system har et identisk kemisk fingeraftryk og zirkonkrystallisationshistorie til Sinabung-bjerget, som lige nu er i udbrud og adskiller sig fra andre vulkaner på Sumatra. Dette tyder på, at Toba-systemet kan være større og mere udbredt end tidligere antaget, bemærkede de Silva.

"Vores data tyder på, at de seneste og igangværende udbrud af Mt. Sinabung er en del af Toba-systemets genopretningsproces fra superudbruddet, " han sagde.

Opdagelsen af ​​forbindelsen tyder ikke på, at Toba-calderaen er i fare for at bryde ud i en katastrofal skala snart, understregede forskerne. "Dette er sandsynligvis 'business as usual' for en supervulkan i bedring, " sagde de Silva. Det understreger vigtigheden af ​​at have mere sofistikeret og hyppig overvågning af stedet for at måle hævningen af ​​jorden og afbilde magmasystemet, konstaterer forskerne.

"Farerne fra en supervulkan stopper ikke efter det første udbrud, " sagde de Silva. "De skifter til flere lokale og regionale farer fra udbrud, jordskælv, jordskred og tsunamier, der kan fortsætte regelmæssigt i flere titusinder af år.

"Toba forbliver i live og aktiv i dag."

Så stort som Toba-udbruddet var, reservoiret af magma under calderaen er meget, meget større, siger forskerne. Undersøgelser på andre calderaer rundt om på jorden, såsom Yellowstone, har anslået, at der er mellem 10 og 50 gange så meget magma, end der udbryder under et superudbrud.