Calderakollaps øger størrelsen og varigheden af ​​vulkanudbrud

Forskere har fundet ud af, hvad der udløser store vulkanudbrud, og hvilke forhold der sandsynligvis fører til dem.

Hawaiis Kilauea er en af ​​de mest aktive vulkaner i verden. På grund af dette og dets relative lette tilgængelighed, det er også blandt de hårdest udstyret med overvågningsudstyr - instrumenter, der måler og registrerer alt fra jordskælv og jordbevægelser til lavavolumen og fremskridt.

Kilaueas udbrud i 2018, imidlertid, var særligt massiv. Faktisk, det var vulkanens største udbrud i over 200 år. Forskere ved NASA's Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien brugte overfloden af ​​data indsamlet fra denne sjældne begivenhed til at kaste lys over årsagen til storstilede udbrud som denne og, måske endnu vigtigere, hvilke mekanismer der udløser dem.

"Ultimativt, det, der fik dette udbrud til at være så meget større end normalt, var kollapset af vulkanens caldera - den store, kraterlignende fordybning ved vulkanens topmøde, " sagde JPL's Alberto Roman, hovedforfatter af den nye undersøgelse offentliggjort for nylig i Natur . "Under et caldera-kollaps, en massiv stenblok nær toppen af ​​vulkanen glider ned i vulkanen. Mens den glider, sidder fast på de takkede vægge omkring det, og glider noget mere, stenblokken presser mere magma ud, end der normalt ville blive udstødt."

Men hvad videnskabsholdet virkelig ønskede at vide var, hvad der fik calderaen til at kollapse i første omgang - og de fandt deres svar.

Den sandsynlige skyldige? Ventilationsåbninger - åbninger, gennem hvilke lava strømmer - placeret et stykke væk fra, og i en meget lavere højde end, vulkanens topmøde.

"Sommetider, vulkaner går i udbrud på toppen, men et udbrud kan også opstå, når lava bryder gennem åbninger meget lavere nede i vulkanen, " sagde JPL's Paul Lundgren, medforfatter til undersøgelsen. "Udbrud gennem disse lavtliggende åbninger førte sandsynligvis til kollapset af calderaen."

Lundgren sammenligner denne type udluftning med studsen på en sammenklappelig vandkande, du ville tage med på en campingtur. Når vandstanden falder mod studsens placering, vandstrømmen bremses eller stopper. Ligeledes, jo lavere nede af vulkanen er en udluftning (eller "tap") placeret, jo længere lava vil sandsynligvis flyde, før den når et stoppunkt.

En stor mængde magma kan hurtigt uddrives fra kammeret (eller kamrene) under vulkanen gennem disse åbninger, efterlader det stenede gulv og vægge i calderaen over kammeret uden tilstrækkelig støtte. Stenen fra calderaen kan derefter kollapse ind i magmakammeret.

Mens klippen falder, det sætter magmakamrene under tryk - for Kilauea, forskerholdet identificerede to af dem – hvilket øgede magmastrømmen til de fjerne åbninger såvel som udbruddets samlede volumen. Tryksætningen svarer til at klemme vandkanden for at tvinge den sidste lille smule vand ud.

Efter at have udviklet deres model for disse udbrudsprocesser, ved at udnytte de utallige data, der er tilgængelige fra Kilauea, de sammenlignede også modellens forudsigelser med observationer fra lignende udbrud drevet af calderakollaps ved andre vulkaner. Resultaterne var konsistente. Selvom modellen ikke forudsiger, hvornår en vulkan vil gå i udbrud, det kan give afgørende indsigt i den sandsynlige sværhedsgrad af et udbrud, når det først begynder.

"Hvis vi ser et udbrud ved en lavtliggende udluftning, det er et rødt flag eller advarsel om, at calderaen kan kollapse, " sagde Roman. "På samme måde, hvis vi opdager jordskælv i overensstemmelse med glidningen af ​​caldera-stenblokken, vi ved nu, at udbruddet sandsynligvis vil være meget større end normalt."