Toen Yves Moussallam in de winter van 2018 het vulkaaneiland Ambrym in Vanuatu bezocht, was de bodem bedekt met gras en planten en borrelden er vijf roodgloeiende meren van gesmolten gesteente in de caldera van de vulkaan. Twee weken later stond hij ineens in een landschap waar alle kleur ontbrak. Alle rotsen en kloven waren bedekt met grijze as, en de meren waren leeg. Hun lava was weggelopen, als water uit een wasbak.
“Het zag eruit alsof alles in zwart-wit was,” vertelt Moussallam, een vulkanoloog aan de Columbia University die ook werkzaam is aan het Franse Laboratoire Magmas et Volcans. “Het hele gebied rond de caldera was totaal veranderd.”
De transformatie was het gevolg van een bijzondere uitbarsting met een voor wetenschappers verrassend verloop. Hoewel een deel van de lava een weg naar buiten vond via scheuren rond de vulkaan, verspreidde het overgrote deel (een hoeveelheid magma die groot genoeg was om 160.000 Olympische zwembaden mee te vullen) zich ondergronds. In een artikel in het vakblad Scientific Reportsbeschrijft het onderzoeksteam dat de bodem scheurde door dat proces, waarbij de kusten omhoogkwamen en lava opborrelde via de zeebodem.
“Het is eigenlijk een soort omgekeerde uitbarsting,” vertelt vulkanoloog Clive Oppenheimer van de University of Cambridge, die geen deel uitmaakte van het onderzoeksteam. “Er komt geen spul uit de grond, maar er is een ondergrondse verplaatsing van magma.”
Het nieuwe onderzoek biedt een zeldzaam en gedetailleerd beeld van de boven- en ondergrondse activiteit van Ambrym, dat geologen meer inzicht kan bieden in de opeenvolgende processen die vulkanische activiteit veroorzaken.
“Wij vulkanologen proberen te begrijpen wat zich vele kilometers onder onze voeten afspeelt. Dat is soms lastig omdat we geen directe toegang hebben tot de magmareservoirs,” vertelt een van de onderzoekers, Tara Shreve, die promotieonderzoek doet aan het Institut de Physique du Globe de Paris. In het nieuwe onderzoek worden verschillende gegevens gecombineerd om meer inzicht te krijgen in wat zich diep onder de grond afspeelt. Dat levert belangrijke informatie op over de vulkanische mogelijkheden die zich op Ambrym voor kunnen doen - en de risico’s die dat met zich meebrengt.
“Het is geen laboratoriumonderzoek, waarbij je een bepaald experiment steeds opnieuw kunt herhalen,” zegt Emily Montgomery-Brown, die als geodeet werkzaam is aan het California Volcano Observatory van de U.S. Geological Survey en die geen deel uitmaakte van het onderzoeksteam. “We leren heel veel van elke eruptie.”
Een toevalstreffer
Moussallam ging in eerste instantie naar Ambrym voor analyse van de gassen die vrijkomen uit de verschillende vulkanen op de zogenaamde ‘Vanuatu arc’. Het project werd gefinancierd door de National Geographic Society. Samen met collega’s deed hij onderzoek naar de gassen uit drie lavameren op Ambrym, waarna ze van het eiland vertrokken. Twee weken later stonden ze op het punt om terug naar huis te vliegen vanuit de hoofdstad van Vanuatu, Port Vila, toen ze het nieuws kregen dat Ambrym was uitgebarsten.
Het team ging met een helikopter terug naar het eiland en stond versteld van het verschil. De meren van gesmolten steen waren verdwenen. In de verte koelde een lavastroom af. Bomen in de buurt stonden in brand. Op basis van die eerste bevindingen gingen ze ervan uit dat er magma door het aardoppervlak was gebarsten, waardoor het stelsel van meren was leeggelopen.
“We dachten toen dat dat het hele verhaal was,” vertelt Moussallam. Maar later ontdekten ze dat de uitbarsting ver onder hun voeten nog steeds gaande was.
Het eiland begon te schudden door heftige aardbevingen en er ontstonden grote scheuren in de bodem die een soort treden in het landschap veroorzaakten. In de kustplaats Pamal, gelegen op zo’n dertien kilometer van de rand van de caldera, werden wegen in tweeën gekliefd en kwamen huizen tientallen decimeters hoger te liggen. Onder een van de gebouwen scheurde de bodem, waardoor een deel van het bouwwerk in het luchtledige kwam te hangen.
“Het was duidelijk dat er nog steeds iets gaande was,” aldus Moussallam. “Maar het vreemde was dat het op zo’n grote afstand was van waar de uitbarsting begon.”
Aan de hand van satellietanalyses en observaties op de grond kon het team later achterhalen dat al deze verschijnselen hoorden bij een gebeurtenis die zich gedurende verschillende dagen voltrok en waarbij circa 400 miljard liter magma richting het oosten stroomde en zich door diepe spleten perste die zich over een lengte van ruim zestien kilometer onder het eiland uitstrekken.
Door die plotselinge toevoer van ondergrondse massa kwamen de kusten zo’n twee meter omhoog. Een van de gevolgen daarvan was dat een fikse hoeveelheid koraal en rode algen afstierf doordat het aan zonlicht werd blootgesteld, vertelt Bernard Pelletier van Géoazur, die in het kader van de studie onderzoek deed naar de kusten na de uitbarsting. Het wegstromen van het magma had ook gevolgen voor de gescheurde caldera op de top van de vulkaan: die kwam zo’n tweeënhalve meter lager te liggen.
Op 18 december, vier dagen nadat de uitbarsting begon, spoelde er vulkanisch puimsteen aan op de oostkust van het eiland. Het was waarschijnlijk ontstaan doordat het magma uiteindelijk vanuit de bodem het water voor de kust was ingestroomd.
Een kijkje in de aarde
Deze vorm van magmaverplaatsing, waarbij het wegstroomt door diepe spleten in de aarde, wordt ook wel ‘riftzone-vulkanisme’ genoemd. Het is een vaker voorkomend verschijnsel, maar de kans dat dit zich op Ambrym voordoet is klein.
In het algemeen is sprake van riftzone-vulkanisme op plekken waar tektonische platen zich van elkaar af bewegen en waar het land dus uit elkaar wordt getrokken. Een voorbeeld daarvan zijn de diepe fissuren in de IJslandse vulkanen, die vaak op de lijn staan waar twee tektonische platen uit elkaar drijven onder het eiland. Ook de activiteit van de Kīlauea wordt grotendeels veroorzaakt door riftvulkanisme. De vulkaan in Hawaï schuift, samen met de daaronder liggende zuidflank van de veel grotere vulkaan Mauna Loa langzaam de zee in, legt Montgomery-Brown uit.
Maar Vanuatu ligt in de buurt van een tektonische botsingszone tussen de Pacifische Plaat en de Indo-Australische Plaat, waardoor de regio juist wordt samengeperst. Uit de nieuwste analyse blijkt dat de verdrukking van Vanuatu geen probleem oplevert. De ligging van de spleet waardoor het magma wegliep is zo dat de uiteinden richting de plek met de minste druk wijzen, waardoor de breuk kan worden opgevuld “als een soort scheetkussen,” aldus Montgomery-Brown. Uit de modellen van het team blijkt dat de voorraad magma in de scheur op bepaalde plekken mogelijk bijna vier meter breed was.
Een van de vragen die onbeantwoord blijven, is wat er gebeurd is met het gas uit de vulkaan, stelt Philipson Bani, een vulkanoloog die verbonden is aan het France Centre National de la Recherche Scientifique en die geen deel uitmaakt van het onderzoeksteam. Ambrym was vele jaren lang wereldwijd een van de grootste natuurlijke bronnen voor de uitstoting van CO2en andere vulkanische gassen. Wat de oorzaak was van die voortdurende activiteit, is nog steeds onduidelijk, vertelt hij. Maar toen vond de uitbarsting plaats en hield de gasuitstoot op, bijna van het ene op het andere moment.
“Hoe kan die pijp zomaar zijn gesloten?” vraagt Bani zich af. “Je zag op Ambrym dat er in de loop van de tijd steeds meer gas vrijkwam, en plotseling: boem. Het stopt.”
Magmavoorraden
De uitbarsting op Ambrym kan nog steeds nieuwe gegevens opleveren, merkt Moussallam op. Hij onderzoekt op dit moment de chemische samenstelling van de lavastromen, en er lijkt sprake van minstens twee verschillende soorten zijn, afkomstig uit twee aparte reservoirs. Hoewel er nader onderzoek nodig is om de resultaten te bevestigen, lijkt het erop dat het ontstaan van een nieuwe verbinding tussen de twee reservoirs de oorzaak was van de uitbarsting.
Gedetailleerde analyse van vulkanische systemen, zoals die in het nieuwste artikel over Ambrym, is belangrijk om inzicht te krijgen in de wijze waarop vulkanische uitbarstingen zich voltrekken. Dergelijk onderzoek zou zelfs kennis kunnen opleveren over de magmavoorraad van een vulkaan, wat iets zegt over de hoeveelheid gesmolten gesteente die mogelijk vrijkomt bij toekomstige erupties, aldus Montgomery-Brown.
Slechts enkele maanden voordat de Ambrym leegliep, stroomde ook de inhoud van de lavameren op de Kilauea in Hawaï weg via diepe spleten in de flanken van de vulkaan. Maar Montgomery-Brown en haar collega’s ontdekten onlangs dat er bij de heftige uitbarsting en de ineenstorting van de krater op de top slechts zo’n 11 tot 33 procent van het ondiepe magmareservoir vrijkwam. Die ontdekking riep allerlei vragen op, zoals waarom de uitbarsting stopte.
Zo leverden beide uitbarstingen belangrijke inzichten op in de processen die zich voltrekken in en rond vulkanen, vertelt Matthew Patrick, geoloog aan de Hawaiian Volcano Observatory van het United States Geological Survey die niet betrokken was bij de nieuwe studie.
“Voor beide vulkanen geldt nu een soort ‘herstelfase’,” zegt hij. “Maar de grote vraag is natuurlijk: wat gebeurt er hierna?”
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
