Forskere åbner hemmeligheden bag eksplosiv vulkanisme

Hvornår finder det næste udbrud sted? Undersøgelse af prøver fra Indonesiens Mount Merapi viser, at stratovulkanernes eksplosivitet stiger, når mineralrige gasser forsegler porerne og mikrorevnerne i de øverste lag af sten. Disse resultater resulterer i nye muligheder for forudsigelse af et udbrud.

Mount Merapi på Java er blandt de farligste vulkaner i verden. Geoscientists har normalt brugt seismiske målinger, som illustrerer underjordiske bevægelser, når de advarer befolkningen om et kommende udbrud i tide.

Et internationalt hold med videnskabsmænd fra Münchens Tekniske Universitet (TUM) har nu fundet endnu en indikation på et kommende udbrud i lavaen fra toppen af ​​Mount Merapi:Det øverste lag af sten, "plug dome, " bliver uigennemtrængelig for underjordiske gasser, før vulkanen går i udbrud.

"Vores undersøgelser viser, at stikkuplens fysiske egenskaber ændrer sig over tid, "siger prof. H. Albert Gilg fra TUM Professorship for Engineering Geology." Efter et udbrud er lavaen stadig let gennemtrængelig, men denne permeabilitet synker så over tid. Gasser er fanget, trykket stiger, og til sidst brister stikkuplen i en voldsom eksplosion."

Mount Merapi som en model vulkan

Ved hjælp af seks lavaprøver, en fra et udbrud af Mount Merapi i 2006, de andre fra 1902-udbruddet - forskerne kunne konstatere ændringer i stenen. Undersøgelse af porevolumen, tætheder, mineralsammensætning og struktur afslørede, at permeabiliteten faldt med fire størrelsesordener, da stenændringen steg. Årsagen er nydannede mineraler, især kalium- og natriumaluminiumsulfater, som forsegler de fine revner og porer i lavaen.

Ødelæggelsens cyklus

Computersimuleringer bekræftede, at den reducerede permeabilitet af plug -dome faktisk var ansvarlig for det næste udbrud. Modellerne viser, at en stratovulkan som Mount Merapi gennemgår tre faser:For det første, efter et udbrud, hvor lavaen stadig er permeabel, udgasning er mulig; i anden fase bliver propkuplen uigennemtrængelig for gasser, samtidig med at det indre tryk konstant øges; i den tredje fase sprænger trykket stikkuplen.

Fotografier af Mount Merapi fra perioden før og under udbruddet den 11. maj, 2018 understøtter trefasemodellen:Vulkanen udsendte først røg, så så ud til at være stille i lang tid, indtil gassen fandt en flugt og skød et springvand af aske kilometer op i himlen.

"Forskningsresultaterne kan nu bruges til mere pålideligt at forudsige udbrud, " siger Gilg. "En målbar reduktion i udgasning er således en indikation af et forestående udbrud."

Mount Merapi er ikke den eneste vulkan, hvor udgasningsmålinger kan hjælpe med rettidig forudsigelse af et afventende udbrud. Stratovulkaner er en hyppig kilde til ødelæggelse i hele Stillehavet. De mest berømte eksempler er Mount Pinatubo i Filippinerne, Mount St. Helens i det vestlige USA og Mount Fuji i Japan.