Zawalenie się kaldery zwiększa rozmiar i czas trwania erupcji wulkanicznych

Naukowcy odkryli przyczyny wybuchów wulkanów na dużą skalę i warunki, do których prawdopodobnie doprowadziły.

Kilauea na Hawajach to jeden z najbardziej aktywnych wulkanów na świecie. Dzięki temu i stosunkowo łatwemu dostępowi jest również jednym z najlepiej wyposażonych w sprzęt monitorujący – instrumenty, które mierzą i rejestrują wszystko, od trzęsień ziemi i ruchu ziemi po wielkość i postęp lawy.

Jednak erupcja Kilauea w 2018 roku była szczególnie masowa. W rzeczywistości była to największa erupcja wulkanu od ponad 200 lat. Naukowcy z Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA w południowej Kalifornii wykorzystali obfitość danych zebranych z tego rzadkiego zdarzenia, aby rzucić światło na przyczynę wybuchów na dużą skalę, takich jak ta, i, być może, co najważniejsze, jakie mechanizmy je wywołały.

„Ostatecznie to, co spowodowało, że erupcja była znacznie większa niż zwykle, to upadek wulkanu Krater wulkanicznyPowiedział Alberto Roman z Jet Propulsion Laboratory, główny autor nowego badania opublikowanego niedawno w Natura. „Podczas zawalenia się kaldery ogromna masa skalna w pobliżu szczytu wulkanu zsuwa się na dno wulkanu. Kiedy się ślizga, przyczepia się do poszarpanych ścian wokół niego i zsuwa się dalej, masyw skalny wypycha się z magmy więcej niż normalnie zostałaby wydalona. „

Ale zespół naukowy naprawdę chciał się dowiedzieć, co spowodowało zawalenie się kaldery – i znaleźli odpowiedź.

Potencjalny winowajca? Otwory wentylacyjne – otwory, przez które przepływa lawa – znajdują się daleko od szczytu wulkanu i na wysokości znacznie niższej niż szczyt wulkanu.

„Czasami na szczycie wybuchają wulkany, ale erupcja wulkanu może również wystąpić, gdy lawa wnika w otwory pod wulkanem” – powiedział Paul Lundgren, badacz z Jet Propulsion Laboratory i współautor badania. „Jest możliwe, że erupcja przez te dolne otwory wentylacyjne doprowadziła do zawalenia się kaldery”.

Lundgren porównuje ten typ włazu do kranu w składanym dzbanku na wodę, który można zabrać na kemping. Kiedy poziom wody spada w kierunku miejsca, w którym znajduje się bateria, przepływ wody zwalnia lub zatrzymuje się. Podobnie, im dłuższy wulkan ma otwór wentylacyjny (lub „kranowy”) pod wulkanem, tym dłuższa lawa prawdopodobnie popłynie, zanim osiągnie punkt zatrzymania.

Duża ilość magmy może zostać szybko wydalona z komory (lub komór) poniżej wulkanu przez te otwory wentylacyjne, pozostawiając kamieniste dno i ściany kaldery nad komorą bez odpowiedniego podparcia. Skały mogą zapaść się z kaldery w komorze magmowej.

Gdy skały opadają, ściskają komory magmowe – w przypadku Kilauea zespół badawczy zidentyfikował dwie z nich – zwiększając przepływ magmy do odległych otworów wentylacyjnych oprócz ogólnej objętości erupcji wulkanu. Ciśnienie jest jak wyciskanie dzbanka z wodą, aby wypuścić ostatnią odrobinę wody.

Po opracowaniu modelu tych procesów erupcji i wykorzystaniu niezliczonych danych dostępnych z Kilauea, porównali również przewidywania modelu z obserwacjami z podobnych erupcji spowodowanych zapadnięciem się kaldery w innych wulkanach. Wyniki są spójne. Chociaż model nie przewiduje, kiedy a wulkan Wybuchnie, może zapewnić krytyczny wgląd w potencjalną dotkliwość erupcji, gdy tylko się zacznie.

„Jeśli widzimy erupcję przy niskiej wentylacji, jest to czerwona flaga lub ostrzeżenie o możliwym zawaleniu się kaldery” – powiedział Roman. Podobnie, jeśli wykryjemy trzęsienia ziemi odpowiadające osuwaniu się skał kaldery, wiemy teraz, że erupcja wulkanu będzie prawdopodobnie znacznie większa niż zwykle.