De zeldzame maar spectaculaire uitbarstingen van supervulkanen kunnen enorme vernietiging veroorzaken en klimaatpatronen op wereldschaal decennialang beïnvloeden - en een nieuwe studie heeft aangetoond dat deze locaties ook aanhoudende, zij het kleinere uitbarstingen gedurende tienduizenden jaren daarna.

In feite, Onderzoekers van de Oregon State University konden recente uitbarstingen op de berg Sinabung in het noorden van Sumatra in verband brengen met de laatste uitbarsting op aarde van een supervulkaan 74, 000 jaar geleden bij de Toba Caldera, zo'n 40 kilometer verderop.

De bevindingen worden deze week gerapporteerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

"Het herstel van een supervulkaanuitbarsting is een lang proces, terwijl de vulkaan en het magmatische systeem het evenwicht proberen te herstellen - zoals een watermassa die is verstoord door een steen die erin valt, " zei Adonara Mucek, een promovendus in de staat Oregon en hoofdauteur van het onderzoek.

"Bij Toba, het lijkt erop dat de uitbarstingen minstens 15, 000 tot 20, 000 jaar na de superuitbarsting en de structurele aanpassing gingen ten minste tot een paar eeuwen geleden door - en gaan waarschijnlijk nog steeds door. Het is het magmatische equivalent van naschokken na een aardbeving."

Dit is de eerste keer dat wetenschappers in staat zijn om vast te stellen wat er gebeurt na de uitbarsting van een supervulkaan. Om te kwalificeren als een supervulkaan, de uitbarsting moet minimaal magnitude 8 bereiken op de Volcano Explosivity Index, wat betekent dat de gemeten afzettingen voor die uitbarsting groter zijn dan 1, 000 kubieke kilometer, of 240 kubieke mijlen.

Toen Toba uitbarstte, het stootte een hoeveelheid magma uit 28, 000 keer groter dan die van de uitbarsting in 1980 van Mount St. Helens in de staat Washington. Het was zo massaal, men denkt dat het een vulkanische winter op aarde heeft gecreëerd die jaren duurt, en mogelijk een knelpunt in de menselijke evolutie veroorzaken.

Andere bekende supervulkanen zijn onder meer Yellowstone Park in de Verenigde Staten, Taupo Caldera in Nieuw-Zeeland, en Campi Flegrei in Italië.

"Supervulkanen hebben een levensduur van miljoenen jaren waarin er verschillende superuitbarstingen kunnen zijn, " zei Shanaka "Shan" de Silva, een vulkanoloog van de Oregon State University en co-auteur van het onderzoek. "Tussen die uitbarstingen, ze gaan niet dood. Wetenschappers vermoeden al lang dat uitbarstingen doorgaan na de eerste uitbarsting, maar dit is de eerste keer dat we in staat zijn geweest om nauwkeurige leeftijden te zetten met die uitbarstingen."

Eerdere argondateringstudies hadden ruwe leeftijden van uitbarstingen in Toba opgeleverd, maar die uitbarstingsdata hadden te veel fouten, zeggen de onderzoekers. In hun studie hebben de OSU-onderzoekers en hun collega's uit Australië, Duitsland, de Verenigde Staten en Indonesië waren in staat om de meest recente vulkanische geschiedenis van Toba te ontcijferen door de hoeveelheid helium te meten die achterbleef in zirkoonkristallen in uitbarstend puimsteen en lava.

Het helium dat in de kristallen achterblijft, is een overblijfsel van het vervalproces van uranium, die een goed begrepen radioactief vervalpad en halfwaardetijd heeft.

"Toba is minstens 1,3 miljoen jaar oud, de superuitbarsting vond plaats rond 74, 000 jaar geleden, en het had daarna minstens zes definitieve uitbarstingen - en waarschijnlijk nog meerdere, " zei Mucek. "De laatste uitbarsting die we hebben ontdekt vond plaats rond 56, 000 jaar geleden, maar er zijn andere uitbarstingen die nog moeten worden bestudeerd."

De onderzoekers slaagden er ook in om de geschiedenis van structurele aanpassingen in Toba te schatten met behulp van koolstof-14-datering van meersediment dat tot 600 meter boven het meer is opgetild waarin ze zijn gevormd. Uit deze gegevens blijkt dat de structurele aanpassing van ten minste 30, 000 jaar geleden tot 2, 000 jaar geleden - en kan vandaag nog voortduren.

De studie toonde ook aan dat het magma in Toba's systeem een ​​identieke chemische vingerafdruk en zirkoonkristallisatiegeschiedenis heeft als de berg Sinabung, die momenteel uitbarst en zich onderscheidt van andere vulkanen op Sumatra. Dit suggereert dat het Toba-systeem groter en wijdverspreider kan zijn dan eerder werd gedacht, merkte de Silva op.

"Onze gegevens suggereren dat de recente en aanhoudende uitbarstingen van de berg Sinabung deel uitmaken van het herstelproces van het Toba-systeem van de superuitbarsting, " hij zei.

De ontdekking van de verbinding suggereert niet dat de Toba Caldera binnenkort op een catastrofale schaal dreigt uit te barsten, benadrukten de onderzoekers. "Dit is waarschijnlijk 'business as usual' voor een herstellende supervulkaan, " zei de Silva. Het benadrukt wel het belang van meer geavanceerde en frequente monitoring van de site om de opheffing van de grond te meten en het magmasysteem in beeld te brengen, merken de onderzoekers op.

"De gevaren van een supervulkaan stoppen niet na de eerste uitbarsting, zei de Silva. "Ze veranderen in meer lokale en regionale gevaren door uitbarstingen, aardbevingen, aardverschuivingen en tsunami's die gedurende enkele tienduizenden jaren regelmatig kunnen voortduren.

"Toba blijft vandaag in leven en actief."

Zo groot als de Toba-uitbarsting was, het reservoir van magma onder de caldera is veel, veel groter, zeggen de onderzoekers. Studies bij andere caldera's rond de aarde, zoals Yellowstone, hebben geschat dat er tussen de 10 en 50 keer zoveel magma is dan er tijdens een superuitbarsting wordt uitgebarsten.