N.B. Het kan zijn dat elementen ontbreken aan deze printversie.
De vulkaanuitbarsting op 15 januari 2022 van de Hunga Tonga-Hunga Ha’apei in de Stille Oceaan was weliswaar de tot nog toe zwaarste van dit millennium, maar het was nog steeds kinderspel vergeleken met de allerzwaarste uitbarstingen die zich op de aarde voordoen, die van de zogeheten supervulkanen. Vulkanologen gebruiken bij zulke uitbarstingen termen als ‘apocalyptisch’ en ‘catastrofaal’. De impact is enorm, mede doordat de as en zwaveldeeltjes in de lucht zich gaandeweg over grote delen van de wereld uitspreiden, zonlicht blokkeren en het klimaat afkoelen. Dat kan zorgen voor onder meer oogstverliezen en hongersnoden.
Wat zijn supervulkanen eigenlijk? Waar bevinden ze zich? En kunnen we binnenkort zo’n cataclysmische uitbarsting verwachten?
Dit is beeld van de onderzeese vulkaanuitbarsting bij de eilandengroep Tonga ten oosten van Nieuw-Zeeland, in januari 2022.
De aswolk steeg maar liefst 57 kilometer hoog de lucht in, het hoogst ooit gemeten. De uitbarsting had een kracht van 5 à 6 op de VEI-schaal. Maar daarover later meer.
De aswolk had een doorsnede van zo’n 600 km. Dat lijkt op een wereldkaart niet groot.
Maar wat als we de uitbarsting projecteren op Nederland?
Dan zouden Nederland, België, Luxemburg en delen van Duitsland, Frankrijk en het Verenigd Koninkrijk onder een dikke aslaag terecht zijn gekomen.
Een vulkaan is een plek waar magma vanuit de diepte opwelt en aan het aardse oppervlak uitvloeit. Dat kan op twee manieren: rustig of explosief. Magma is gesmolten gesteente, vermengd met gassen en vloeistoffen. Magma beweegt van grote diepte omhoog, doordat het lichter is dan het omringende vaste gesteente en doordat de gassen in het magma uitzetten op weg omhoog (de druk neemt dan af). Op aarde ontstaan vulkanen op specifieke plekken. Vaak heeft het met de platentektoniek te maken. Waar twee aardplaten uit elkaar drijven, in oceanische of continentale korst, kunnen vulkanen ontstaan. Maar ook op plekken waar twee platen op elkaar zijn gebotst. Een gebied met veel vulkanen (en aardbevingen) is de Ring van Vuur, een hoefijzervormig, 40.000 kilometer lange regio met veel botsende en onder elkaar duikende tektonische platen. Daarnaast kunnen vulkanen ontstaan boven een mantelpluim, dat is een vanuit de diepe aardmantel opwellende kolom, relatief heet gesteente. Een vulkaan boven een mantelpluim heet een hotspotvulkaan. Een voorbeeld daarvan is Mauna Loa op Hawaï, de grootste actieve vulkaan op aarde. Op IJsland is het vulkanisme een combinatie van platentektoniek en de aanwezigheid van een mantelpluim.
Door subductie:
Dit houdt in dat een oceanische plaat onder een contintale plaat schuift waarbij de korstlaag het eerste zal smelten. Het magma is lichter dan de omgeving en stijgt naar de oppervlakte, waar het tot uitbarsten komt.
Dit zijn meestal stratovulkanen. De Etna op Sicilië in Italië is een bekend voorbeeld.
Door divergentie:
Hierbij drijven twee tektonische platen langzaam uit elkaar. Magma stroomt door de scheur die ontstaat naar boven.
Dit zijn veelal spleetvulkanen waarbij de lava langzaam uitstroomt. Een bekend voorbeeld is de Grote Slenk, een gebied dat van Libanon tot Mozambique loopt.
Door een mantelpluim:
Die ontstaat door wervelingen diep in de aardmantel. Ze zorgen ervoor dat een pluim van relatief heet gesteente vanuit de diepte naar het oppervlak stijgt. Daar komt de vulkaan tot uitbarsting. Dit fenomeen komt niet voor aan de plaatranden (zoals bij divergentie en subductie) maar vaak ver daar vandaan.
Mantelpluimen zijn vaak stationair. Doordat de plaat langzaam verder schuift, over de pluim, kan zich een keten van vulkanen vormen, zoals bij Hawaï.
Er zijn verschillende soorten vulkanen. Supervulkanen zijn meestal caldera-vulkanen, genoemd naar de grote, ringvormige verzakking die ontstaat als de vulkaan zijn enorme hoeveelheid magma heeft uitgestoten.
Een veelgebruikte schaal om vulkaanuitbarstingen in te delen is de volcanic explosivity index, afgekort: VEI. De indeling is gebaseerd op het volume aan uitgestoten puin, lava en as. De schaal loopt van 1 tot 8. Zo stootte de Hunga Tonga-Hunga Ha’apei, een onderzeese vulkaan, vorig jaar bijna 2 km3 aan puin, lava, as en water ruim vijftig kilometer hoog de lucht in, het hoogst ooit gemeten. Tot een hoogte van zo’n 30 km had de aswolk een diameter van 600 km, daarboven werd hij kleiner. Hij zou heel Nederland, België en delen van Duitsland, Frankrijk en het Verenigd Koninkrijk onder een centimeters dikke asdeken hebben gelegd. De uitbarsting veroorzaakte een tsunami met 15 meter hoge golven, en schokgolven die over de hele wereld gemeten werden. Toch scoorde deze uitbarsting ‘slechts’ een 5 à 6 op de VEI-schaal. Supervulkanen horen in de categorie VEI 8. Het staat voor een uitstoot van meer dan 1.000 km3 (10×10×10km) aan puin, as en lava.
Chili, Indonesië, Canada, Nieuw-Zeeland, de Verenigde Staten. Overal ter wereld vind je supervulkanen, ofwel op plekken waar platentektoniek plaatsvindt (of heeft plaatsgevonden), ofwel op plekken waar zich een mantelpluim bevindt (of heeft bevonden). Sommige supervulkanen hebben in hun leven vaker een VEI 8-uitbarsting gekend. Een bekend voorbeeld is Yellowstone in de VS. Daar deed zich 2,1 miljoen jaar geleden een superuitbarsting voor, daarna nog een keer 1,3 miljoen jaar geleden, en de laatste keer was 640.000 jaar geleden. In de kaart hieronder lijkt het daarom maar één keer voor te komen, maar dat is dus niet zo.
De witte lijnen zijn randen van tektonische platen
Een supervulkaan is een vulkaan die ooit bij een uitbarsting meer dan 1.000 km3 lava, puin en as heeft uitgestoten. In de afgelopen 2,5 miljoen jaar is dat, voor zover nu bekend, 13 keer gebeurd. Dat schreven onderzoekers twee jaar geleden in een overzichtsartikel (in Nature Reviews Earth & Environment) over supervulkanen. Bekende voorbeelden van supervulkanen zijn Yellowstone in de VS, Taupo in Nieuw-Zeeland en Toba in Indonesië. Een supervulkaan stoot niet bij elke uitbarsting evenveel materiaal uit. De Taupo-vulkaan bijvoorbeeld in het noordelijk deel van Nieuw-Zeeland kende circa 26.500 jaar geleden een zware uitbarsting die is geclassificeerd als VEI-8. Sindsdien is hij nog zeker 26 keer uitgebarsten, maar die erupties vallen in de klasse VEI-2 tot VEI-6.
Het effect van een VEI-8-uitbarsting is catastrofaal. Gloedwolken met puin, stenen en hete gassen (tot wel 800 graden Celsius) razen over het landschap en kunnen de omgeving tot op honderden kilometers verbranden en verwoesten. De Taupo-uitbarsting 26.500 jaar geleden bedekte het Noordereiland in Nieuw-Zeeland onder een laag vulkanisch gesteente, op sommige plekken tot wel 200 meter. Een dikke aslaag sloeg neer over een nog veel groter gebied. Zo is het as op Antarctica aangetroffen. In hoeverre het klimaat toen is beïnvloed is niet duidelijk. Volgens de Amerikaanse Geologische Dienst hangt het klimaat-effect af van de hoeveelheid zwavel die vrijkomt, maar die is niet bij elke uitbarsting gelijk. Zo’n zware uitbarsting kan in ieder geval wereldwijd weerpatronen veranderen, en bijvoorbeeld de landbouw zwaar treffen. Het effect kan wel 10 tot 20 jaar nawerken.
Dit is een schematische weergave van een supervulkaan zoals bijvoorbeeld de Campi Flegrei ten westen van Napels. De afgelopen tienduizenden jaren is hij vaker uitgebarsten. De zwaarste eruptie was 39.000 jaar geleden, die te boek staat als een VEI 7- à 8-uitbarsting.
Magma komt van diep uit de aarde omhoog en hoopt zich op in de aardkorst. Naarmate het magma dichter bij het aardoppervlak komt neemt de ondergrondse druk af en zetten de gassen in het magma uit. De lichtere gassen wil snel omhoog.
Door de ophoping van het magma wordt de aardkorst lokaal omhoog geduwd en komen er barsten. Heeft het magma een lage viscositeit (het is weinig stroperig) dan kunnen de gassen eruit ontsnappen, want het vloeibare magma geeft makkelijk mee. Via barsten in de bodem komen die gassen in de lucht terecht.
Magma blijft zich ophopen en de aardkorst komt nog meer omhoog. Doordat gassen zoals waterdamp uit het magma ontsnappen, wordt het magma stroperiger. Op een gegeven moment is het magma zo stroperig dat het niet meer snel genoeg vervormt om de opbouwende gasdruk weg te werken. Het magma gaat dan glasachtig gedrag vertonen en breekt. Er komen barstjes in het magma.
Het gas in het magma wil uitzetten, maar het magma is te stroperig geworden. Er komen steeds meer barsten in het magma. Totdat: KEBAM!! Het drukkende gas brengt het magma tot explosie. Een mega-uitbarsting volgt.
Als we de Campi Flegrei in Italië als voorbeeld nemen, zou de aspluim zo groot kunnen worden.
Statistisch gezien vindt grofweg elke 100.000 jaar ergens ter wereld een superuitbarsting plaats. Dat schreven geologen twee jaar geleden in een overzichtsartikel over supervulkanen, in het tijdschrift Nature Reviews Earth & Environment. Maar dat is slechts Source: NRC