jouw wetenschapsgids in de hoofdstad

jouw wetenschapsgids in de hoofdstad

Vulkanen: waar as is, is magma

Sinds zaterdag 26 november barst de vulkaan Agung op het Indonesische eiland Bali explosief uit, na een maandenlange opbouw van voortekenen geobserveerd in de vulkaan. Net zoals bij andere recente vulkaanuitbarstingen, zien we dat in nationale en internationale media verwarring bestaat rond de fenomenen die gepaard gaan met zulke uitbarstingen en de terminologie die vulkanologen gebruiken om vulkanen te beschrijven. We duiden de vulkanische fenomenen die van tel zijn op Agung hieronder aan de hand van foto’s.

Magma vs. Lava – What’s in a name?

Verwarrend, we weten het. Maar toch van belang. Gesmolten gesteente dat de bron vormt van vulkanische activiteit kan twee benamingen meekrijgen, afhankelijk van waar het zich bevindt. Magma is heet en vloeibaar gesmolten gesteente dat in de aardkorst en aan de binnenkant van vulkanen zit. Zodra het magma tijdens een vulkaanuitbarsting aan het aardoppervlak komt, noemen we het lava. We spreken dus steeds over een lavastroom die van de vulkaan komt gelopen.

Eens magma aan het oppervlak komt, heet het lava. Hier lava op de Kilauea vulkaan, Hawaii (Bron: U.S.G.S.).

Tefra – over as en puimsteen

Tefra is de verzamelnaam die gebruikt wordt voor alle soorten vulkanisch gesteente dat uitgebraakt wordt tijdens een vulkaanuitbarsting. Tefra kan slaan op fijne as, puimstenen van enkele centimeters, blokken van meer dan een meter in diameter, of zelfs lavabommen die bestaan uit gekatapulteerde nog vloeibare lava. De term ‘pyroklastisch’, waarin ‘pyro’ staat voor vuur, duidt erop dat dit tefra gevormd is uit hete lava die vervolgens afkoelt.

Fijnere as bovenop puimsteen op de vulkaan Karthala, Comoren, Indische Oceaan. (Bron: Sam Poppe, VUB)

Precursors – het belang van aardbevingen

Onder actieve vulkanen is het zelden stil. Heet magma is lichter dan het koelere vaste gesteente in de aardkorst, en baant zich daarom een weg naar het aardoppervlak. Het magma breekt op die manier de aardkorst open en veroorzaakt zo aardbevingen. Seismometers op en rond actieve vulkanen kunnen die aardbevingsactiviteit meten. Het gaat meestal om aardbevingen van kleine magnitude (1-2-3), maar ze komen veelvuldig voor, soms tot tientallen keren per dag. Zien we dat de locatie van die aardbevingen zich steeds meer naar het aardoppervlak toe beweegt, en/of in aantal blijft toenemen, dan kan dat een voorteken, of precursor, zijn van magma dat onder de vulkaan opstijgt. Als dan plots het aantal aardbevingen dichtbij het oppervlak zo hard toeneemt, dat de seismometers hun aantal niet meer kunnen bijhouden, spreken we over constante ‘tremor’. Dat is meestal een teken dat een uitbarsting niet veraf is. Het is ook mogelijk dat het aantal aardbevingen na zo’n crisis opnieuw afneemt en de vulkaan niet meteen uitbarst. Het magma nestelt zich dan onder de vulkaan om af te koelen, of om enkele jaren later toch uit te barsten. Het kan ook dat de aardbevingen niet op opstijgend magma wezen, maar eerder op andere bewegingen van de aardkorst of heet grondwater dat onder druk staat.

Op de seismometers op en rond Agung zag men sinds begin september hoe het aantal aardbevingen traag maar zeker steeg, en hoe er zich soms op enkele kilometers diepte onder de vulkaan van tijd tot tijd groepjes aardbevingen voordeden. Op Agung viel de aardbevingsactiveit de laatste weken weer wat terug, en het magma leek zich rustig te nestelen in de vulkaan. Bij de uitbarsting die begon op 25 November, blijft de seismiciteit voorlopig laag, wat wijst op een open systeem waar magma makkelijk doorheen vloeit, op enkele periode’s van tremor na, zoals deze van 28 November.

Freatische vs. Magmatische uitbarsting

Soms komt er helemaal geen magma aan het oppervlak tijdens een uitbarsting, maar warmt magma onder de vulkaan het water in de vulkaan zo sterk op, dat de vulkaantop de toenemende druk niet meer aankan. Er volgt dan een ontploffing, of een serie van ontploffingen, die vooral bestaat uit waterdamp en verpulverd gesteente dat zich reeds uit de vulkaankrater. We noemen dit freatische uitbarstingen. Deze duren meestal minder lang, maar ook hun pluimen kunnen grijs kleuren door het gesteente dat mee de hoogte in wordt geslingerd. Komt er toch magma aan het oppervlak, dan heet de uitbarsting magmatisch. Het onderscheid kan enkel gemaakt worden door de vorm van de asdeeltjes te bestuderen onder een microscoop.

op 21 November 2017 vond een freatische uitbarsting plaats op Agung, waarbij een aspluim van 700 m hoog werd gevormd. De uitbarsting werd niet meteen voorafgegaan door een verhoogd aantal aardbevingen, en was dus onmogelijk precies te voorspellen. De grijze pluim bevat vooral verpulderd ouder gesteente, gassen en waterdamp.

Bron: https://www.instagram.com/p/BbwomIXnPlC/

 

Waar as is, is magma

We zien het vaak: een krantenartikel spreekt over een rookpluim boven een vulkaan. Het woord ‘rook’ doet echter verstaan dat het enkel om gassen gaat. Het gebruik van dit woord is dan ook uiterst verwarrend. Wanneer magma opstijgt in de vulkaan, kan dit magma het water in de vulkaan zo sterk opwarmen dat het verdampt. Samen met andere gassen kan dan een pluim witte nevel of stoom opstijgen uit de vulkaankrater zonder explosies. Eens een vulkaan explosief uitbarst, worden er zowel gassen en waterdamp, als vulkanische as en puimsteen de lucht in geslingerd. Dat gaat vaak gepaard met explosies en luide knallen. De gewelddadig ontsnappende gassen en assen kunnen grote blokken gesteente uit de vulkaankrater rukken en de lucht inslingeren. De pluim kleurt dan grijs, en reikt vaak verschillende kilometers hoog. Eens de pluim grijs is, weet je zeker dat de vulkaan in uitbarsting is. Zeg dus niet rookpluim, maar wel aspluim. Dat neemt alle twijfel weg.

Tijdens de uitbarsting van Agung die op 25 November 2017 begon, zien we vaak twee aspluimen van verschillende kleur. De lichtere bevat vermoedelijk minder tefra en meer waterdamp, de grijzere meer tefra.

Bron: EPA en www.bbc.com/news/world-asia-42133502

Pyroclastische stromen – een hete brij

Het gebeurt wel eens dat een aspluim boven een uitbarstende vulkaan zo zwaar wordt, dat de aspluim onder invloed van de zwaartekracht instort. Het hete mengsel (>500°C) van tefra, waterdamp en gassen raast dan vanuit de krater langs de flanken van de vulkaan naar beneden en kan snelheden tot meer dan 200 km/u halen. Dit fenomeen doet zich meestal plots voor en verrast vaak mensen die zich te dicht bij de vulkaan bevinden. Tijdig evacueren, vaak tot op meer dan 10 kilometer afstand, is de boodschap. Het waren pyroclastische stromen die de meeste doden maakten tijdens de uitbarsting van de Vesuvius bij Pompeii in 79 n.C.

Pyroclastische stromen zijn veelvoorkomend bij explosieve uitbarstingen van Indonesische vulkanen, zoals deze foto genomen van een recente uitbarsting van de Sinabung vulkaan op Sumatra, waar de stroom zich langs de flank van de vulkaan naar de vulkaanvoet stort. Door de snelheid en hitte van zulke stromen vallen vaak vele doden. Bron: Twitter @janinekrippner

Lahars – met de voeten in de vulkaanmodder

Een indirect gevaar op en rond vulkanen zijn vulkanische modderstromen, ook wel ‘lahars’ genoemd, een Indonesische term. Deze stromen ontstaan wanneer regenwater of smeltwater van sneeuw of gletsjers zich mengt met los tefra in de krater of op de flanken van de vulkaan. Zo wordt modder gevormd die dan door van de vulkaanwand naar lagergelegen gebied stroomt. Lahars komen meestal vrij plots op gang, en zijn zeer destructief. Ze zijn in staat hele bomen of metersdikke steenblokken mee te voeren. Ook al regent het wat verder van de vulkaan niet, toch kunnen de stromen kilometers ver van de vulkaan wegvloeien. Dit fenomeen is zeer gevaarlijk omdat het nietsvermoedende personen plots kan verrassen terwijl ze zich veilig waanden. Men heeft het soms foutief over koude lavastromen. Lavastromen verplaatsen zich echter veel trager dan de vernietigende lahars, en het gebruik van de foute terminologie kan mensen een misplaatst gevoel van veiligheid geven.

Ook bij de nieuwste uitbarsting van Agung komen lahars voor in riviervalleien. Voorlopig waren deze niet te volumineus van aard, maar door de sterke regenval op Bali neemt ook het risico op grotere lahars toe. Bron: BNPB Indonesia

En nu? Valt het einde van een uitbarsting te voorspellen?

Terwijl er soms voortekenen zijn dat een vulkaanuitbarsting op til is, is het moeilijker te voorspellen hoe lang de uitbarsting zal duren, en wanneer deze zal eindigen. Wanneer er steeds minder as wordt uitgebraakt en de aspluim kleiner wordt, lijkt het einde in zicht, maar dit kan evengoed een tussenfase zijn voor een nieuwe, mogelijk nog explosievere uitbarsting. Meestal is het zo dat het aantal aardbevingen hoog blijft als de kraterpijp geblokkeerd wordt door stollende lava, en op die manier steeds minder heet materiaal aan het oppervlak kan komen. Blijft de aardbevingsactiviteit laag tijdens de uitbarsting, is dat een teken dat de krater echt open ligt en materiaal dus makkelijk kan aangevoerd worden naar de aspluim. In dat laatste geval is het einde dus nog lang niet in zicht.

Tijdens de nacht licht de aspluim boven Agung rood op door de aanwezigheid van hete lava in de vulkaankrater. Tot op vandaag 28 November 2017 ligt de gemeten seismiciteit vrij laag, wat erop wijst dat de weg naar de krater open ligt en magma makkelijk naar het oppervlak kan stijgen. De vorige uitbarsting van Agung in 1963-64 duurde bijna een jaar, en schattingen van het volume aan magma dat zich sinds September 2017 meteen onder de vulkaan opstapelde suggereert dat de uitbarsting wel nog even zou kunnen duren, al kan schijn steeds bedriegen bij vulkanen!

Bron: EPA en www.bbc.com/news/world-asia-42133502

Bronnen

Als het op vulkaanuitbarstingen aankomt, is het van belang steeds rechtstreeks de berichten van de officiële instanties na te kijken. Voor Indonesië is dat MAGMA Indonesia via twitter (@id_magma, @Sutopo_BNPB, @BNPB) of de prachtige dynamische kaart op https://magma.vsi.esdm.go.id/  Zoom in op Agung op Bali, klik op het uitbarstende vulkaanicoontje,  en scroll naar beneden.

Foto’s: via BBC News, “Mount Agung: Bali volcano eruption photos explained”, 27 November 2017, http://www.bbc.com/news/world-asia-42133502