Forskere bestemmer kilden til verdens største mudderudbrud

Den 29. maj 2006, mudder begyndte at bryde ud fra flere steder på den indonesiske ø Java. Kogende mudder, vand, sten og gas hældt fra nyoprettede åbninger i jorden, begraver hele byer og tvinger mange indonesere til at flygte. I september 2006, det største udbrudssted nåede et højdepunkt, og nok mudder fossede på overfladen til at fylde 72 swimmingpools i olympisk størrelse dagligt.

Indonesierne byggede febrilsk diger for at holde mudderet tilbage og redde de omkringliggende bosættelser og rismarker fra at blive dækket. Udbruddet, kendt som Lusi, er stadig i gang og er blevet det mest destruktive igangværende mudderudbrud i historien. Det ubarmhjertige hav af mudder har begravet nogle landsbyer 40 meter (130 fod) dybe og tvunget næsten 60, 000 mennesker fra deres hjem. Vulkanen sprøjter stadig med jævne mellemrum stråler af sten og gas op i luften som en gejser. Det oser nu omkring 80, 000 kubikmeter (3 millioner kubikfod) mudder hver dag - nok til at fylde 32 bassiner i olympisk størrelse.

Nu, mere end 11 år efter det første gang brød ud, forskere har måske fundet ud af, hvorfor mudderstrømmene ikke er stoppet:dybt under jorden, Lusi er forbundet til et nærliggende vulkansk system.

I en ny undersøgelse, forskere anvendte en teknik, geofysikere bruger til at kortlægge Jordens indre for at afbilde området under Lusi. Billederne viser, at ledningen, der leverer mudder til Lusi, er forbundet med magmakamrene i det nærliggende Arjuno-Welirang vulkanske kompleks gennem et system af forkastninger 6 kilometer (4 miles) under overfladen.

Vulkaner kan forbindes med hinanden dybt under jorden, og videnskabsmænd formodede, at Lusi og vulkankomplekset Arjuno-Welirang på en eller anden måde var forbundet, fordi tidligere forskning viste, at noget af den gas, Lusi udstøder, typisk findes i magma. Men ingen havde endnu vist, at Lusi er fysisk forbundet med Arjuno-Welirang.

Forskerne opdagede, at den brændende magma fra vulkanen Arjuno-Welirang i det væsentlige har "bagt" de organisk rige sedimenter under Lusi. Denne proces opbygger tryk ved at generere gas, der bliver fanget under overfladen. I Lusis tilfælde, trykket voksede, indtil et jordskælv fik det til at bryde ud.

At studere forbindelsen mellem disse to systemer kan hjælpe videnskabsmænd til bedre at forstå, hvordan vulkanske systemer udvikler sig, om de udbryder magma, mudder eller hydrotermiske væsker.

"Vi viser tydeligt beviserne for, at de to systemer er forbundet i dybden, " sagde Adriano Mazzini, en geoforsker ved CEED - Universitetet i Oslo og hovedforfatter af det nye studie i Journal of Geophysical Research:Solid Earth , et tidsskrift for American Geophysical Union. "Hvad vores nye undersøgelse viser er, at hele systemet allerede eksisterede der - alt var opladet og klar til at blive udløst."

At finde en forbindelse

Java er en del af en vulkansk ø-bue, dannes, når en tektonisk plade trækker sig under en anden. Da øen rejste sig op af havet, vulkaner dannet langs rygraden, med bassiner med lavt vand imellem dem. Lusis mudder kommer fra sedimenter lagt i disse bassiner, mens øen stadig var delvist nedsænket under vandet.

Mazzini har studeret Lusi siden kort efter udbruddet begyndte. To år siden, undersøgelsens forfattere installerede et netværk af 31 seismometre omkring Lusi og det tilstødende vulkanske kompleks. Forskere bruger typisk seismometre til at måle jordrystelser under jordskælv, men videnskabsmænd kan også bruge dem til at skabe tredimensionelle billeder af områderne under vulkaner.

Ved at bruge 10 måneders data registreret af seismometre, Mazzini og hans kolleger afbildede området under Lusi og de omkringliggende vulkaner. Billederne viste en tunnel, der ragede ud fra den nordligste af Arjuno-Welirangs magmakamre ind i det sedimentære bassin, hvor Lusi befinder sig. Dette tillader magma og hydrotermiske væsker med oprindelse i kappen at trænge ind i Lusis sedimenter, som udløser massive reaktioner og skaber gas, der genererer højtryk under Jordens overflade. Enhver forstyrrelse - som et jordskælv - kan så få dette system til at bryde ud.

"Det er bare et spørgsmål om at genaktivere eller åbne disse fejl, og det overtryk, du har samlet i undergrunden, vil uundgåeligt gerne flygte og komme til overfladen, og du har en manifestation på overfladen, og det er Lusi, " sagde Mazzini.

Udløser et udbrud

Mazzini og andre forskere formoder, at et jordskælv med en styrke på 6,3, der ramte Java to dage før mudderet begyndte at flyde, var det, der udløste Lusi-udbruddet. ved at genaktivere fejlsystemet, der forbinder det med Arjuno-Welirang.

Ved at lade magma strømme ind i Lusis sedimentære bassin, forkastningssystemet kunne være en vej til at flytte hele det vulkanske system nordpå, sagde Stephen Miller, professor i geodynamik ved universitetet i Neuchâtel i Neuchâtel, Schweiz, som ikke var forbundet med undersøgelsen.

"Det ser ud til, at dette kan være de indledende stadier af denne march fremad denne vulkanske bue, " sagde Miller. "I sidste ende, det bringer al denne varme over mod Lusi, som driver det kontinuerlige system."

Mazzini og andre videnskabsmænd er usikre på, hvor meget længere Lusi vil fortsætte med at bryde ud. Mens muddervulkaner er ret almindelige på Java, Lusi er en hybrid mellem en muddervulkan og en hydrotermisk udluftning, og dens forbindelse til den nærliggende vulkan vil holde sedimenter i kog i de kommende år.

"Så hvad det betyder for mig er, at Lusi ikke vil stoppe lige foreløbig, "Sagde Miller.