Onderzoekers staren naar kristallen om supervulkaangeheimen te ontrafelen

Anonim

Onderzoekers staren naar kristallen om supervulkaangeheimen te ontrafelen

Milieu

Lisa-Ann Lee

31 januari 2017

2 afbeeldingen

De Toba-caldera op Sumatra, Indonesië, site van de grootvader van alle superuitbarstingen (Credit: NASA / GSFC / METI / ERSDAC / JAROS, en US / Japan ASTER Science Team)

De uitbarsting van de Indonesische supervulkaan Toba is een van die dingen waarvan je hoopt dat het nooit meer zal gebeuren - althans niet in je leven. Het vond zo'n 74.000 jaar geleden plaats en veranderde een groot deel van de regio in een gigantische asbak en resulteerde in een nucleaire winter van zes jaar. Dat gezegd hebbende, voor zover dat bekend is over de nasleep ervan, kunnen wetenschappers alleen maar speculeren over de factoren die de uitbarsting hebben veroorzaakt. Maar een nieuwe studie suggereert dat kleine kwartskristallen die zich verbergen tussen vulkanische as en rots, het antwoord kunnen zijn op dit blijvende mysterie.

Zoals een boom de klimaatverandering registreert, zijn kwartskristallen in magma een nuttig hulpmiddel om onderzoekers te helpen meer te weten te komen over de veranderingen die plaatsvinden wanneer een supervulkaan zich voorbereidt op een megablast, zegt hoofdauteur David Budd, een onderzoeker aan de universiteit van Uppsala. . "Wanneer de omstandigheden in het magma veranderen, reageren de kristallen en produceren ze verschillende groeizones die deze veranderingen registreren. "

Wat supervolkanen zoals Toba uniek maakt, is het dichte magmareservoir dat eronder ligt. Wetenschappers zijn van mening dat dit reservaat, dat wordt omhuld door een dikke korst, de reden is voor de lange tussenpozen tussen superuitbarstingen en de enorme omvang van deze gebeurtenissen. Volgens Budd, wanneer het magma wordt onderworpen aan een combinatie van hoge druk en temperatuur, veroorzaakt het een kettingreactie van dynamische interactieprocessen die de magmacompositie beïnvloeden, wat op zijn beurt de uitbarstingsstijl en het gedrag van de supervulkaan beïnvloedt.

De onderzoekers geloven dat dit is gebeurd in het geval van Toba. Analyse van vulkanische kwartskristallen uit de regio onthulde een duidelijke verschuiving in de isotoopsamenstelling naar de buitenste rand van de kristallen. Verschillen in zuurstofisotoopconcentraties zijn een belangrijke indicator van temperatuurschommelingen, en in dit geval geeft het relatief lagere aandeel van de zware isotoop 18 O in vergelijking met de lichtere 16 O (de meest voorkomende isotoop die in de natuur wordt aangetroffen) aan dat iets in het magmatische systeem drastisch veranderd vlak voor de grote uitbarsting.

In de studie van oceaanwater worden lagere niveaus van zware zuurstof (dwz 18 O) vaak geassocieerd met warmere temperaturen op wereldschaal. In dit geval duidt het erop dat het magma een groot volume van een lokaal type gesteente dat veel water bevat, heeft gesmolten en geassimileerd, dat bij het vrijkomen in het magma, stoom produceerde en resulteerde in een toename van de gasdruk in de magmakamer, verklaart mede-auteur Frances Deegan, een geoloog aan de Universiteit van Uppsala. "Deze snel verhoogde gasdruk liet uiteindelijk toe dat het magma de bovenliggende korst scheurde en duizenden kubieke kilometers magma de atmosfeer instuurde."

Hoewel dit niet de eerste studie is die kwartskristallen analyseert die in magma worden gevonden voor informatie over super-uitbarstingen, bevestigt het de bevindingen van een studie die vorig jaar werd gepubliceerd, waarbij onderzoekers van Vanderbilt University en de Universiteit van Chicago via de analyse van titaniumconcentraties in kwarts demonstreerden. kristallen, hoe het slechts een jaar zou duren voor de opeenhoping van gassen in de kamer om de kritische massa te bereiken als genoeg magma zich in het reservoir heeft opgebouwd. Met andere woorden, we zouden slechts één jaar hebben om ons voor te bereiden op een superuitbarsting.

Dat gezegd hebbende, terwijl deze studies licht werpen op wat een superuitbarsting zou kunnen veroorzaken, weten onderzoekers nog steeds niet wat de tekenen van een opkomende superuitbraak eruit zien, een raadsel dat nog uitdagender wordt door het feit dat geen van deze ooit heeft hebben plaatsgevonden in de geregistreerde menselijke geschiedenis. Wat bekend is, afgezien van de dodentol en de gevolgen voor het milieu, is dat het een verwoestende invloed op de wereldeconomie zou hebben. Ter vergelijking, hoewel het geen uitbarsting was, kostte de cataloog van Mount St. Helens in 1980 meer dan 1 miljard US dollar aan schade aan eigendommen en economische verliezen. Gezien het feit dat de laatste Yellowstone-explosie, die 640.000 jaar geleden plaatsvond, duizend keer zo groot was als de Mount St. Helens-vulkaan, is het niet moeilijk je voor te stellen welk soort schade de uitbarsting van de nationale economie zou veroorzaken, beginnend met de landbouwindustrie.

De afgelopen jaren hebben Italiaanse geologen het gerommel van Campi Flegrei in Napels in de gaten gehouden, waarvan sommigen geloven dat ze binnenkort de kritieke ontgassingsdruk kunnen naderen. Voor de een half miljoen mensen die momenteel in de buurt van de caldera leven, kan het een reden tot bezorgdheid zijn dat de Italiaanse regering de waarschuwing van groen (niets om zorgen te maken) heeft verhoogd naar geel (actief monitoren). Toch zeggen sommige wetenschappers dat het geen zin heeft om hierover te tobben, omdat het gerommel misschien niet veel is. Volgens vulkanoloog Guilherme Gualda huisvest het niet het type smeltend, gigantisch magma-lichaam dat nodig is om een ​​uitbarsting te produceren, hoewel het feit dat er in het verleden uitbarstingen hebben plaatsgevonden, het waarschijnlijk maakt dat er in de toekomst nog een zal plaatsvinden. . Voor degenen die troost zoeken in cijfers, is het misschien geruststellend om te weten dat dit waarschijnlijk niet snel zal gebeuren: volgens één reeks berekeningen treden slechts 1, 4 miljoen uitbarstingen om de miljoen jaar op.

De studie werd gepubliceerd in Scientific Reports .

Bron: Universiteit van Uppsala

De Toba-caldera op Sumatra, Indonesië, site van de grootvader van alle superuitbarstingen (Credit: NASA / GSFC / METI / ERSDAC / JAROS, en US / Japan ASTER Science Team)

De kwartskristallen van Toba (Credit: Troll et al)