Een team van onderzoekers van de Universiteit van Cambridge heeft een nieuwe manier ontwikkeld om de druk in vulkanen te meten, en ontdekte dat het een betrouwbare indicator kan zijn voor toekomstige uitbarstingen.

Met behulp van een techniek genaamd 'seismische ruisinterferometrie' in combinatie met geofysische metingen, de onderzoekers maten de energie die door een vulkaan beweegt. Ze ontdekten dat er een goede correlatie is tussen de snelheid waarmee de energie reisde en de hoeveelheid uitpuilen en krimpen die in het gesteente werd waargenomen. De techniek kan worden gebruikt om nauwkeuriger te voorspellen wanneer een vulkaan zal uitbarsten. Hun resultaten worden gerapporteerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

De gegevens zijn verzameld door de US Geological Survey in K?lauea op Hawaï, een zeer actieve vulkaan met een meer van borrelende lava net onder de top. Gedurende een periode van vier jaar, de onderzoekers gebruikten sensoren om relatieve veranderingen in de snelheid van seismische golven die in de loop van de tijd door de vulkaan bewegen te meten. Vervolgens vergeleken ze hun resultaten met een tweede reeks gegevens die gedurende dezelfde periode kleine veranderingen in de hoek van de vulkaan hebben gemeten.

Omdat K?lauea zo'n actieve vulkaan is, het puilt en krimpt voortdurend naarmate de druk in de magmakamer onder de top toeneemt en afneemt. De huidige uitbarsting van K?lauea begon in 1983, en het spuwt en sputtert bijna constant lava. Eerder dit jaar, een groot deel van de vulkaan viel weg en het opende een enorme 'waterval' van lava in de oceaan beneden. Door deze grote activiteit K?lauea is ook een van de meest bestudeerde vulkanen op aarde.

De Cambridge-onderzoekers gebruikten seismische ruis om te detecteren wat K'lauea's beweging bestuurde. Seismisch geluid is een aanhoudende lage trilling in de aarde, veroorzaakt door alles, van aardbevingen tot golven in de oceaan, en kan vaak op een enkele sensor worden gelezen als willekeurige ruis. Maar door sensoren aan elkaar te koppelen, de onderzoekers waren in staat om energie tussen de twee te observeren, waardoor ze het seismische geluid dat van de vulkaan kwam, konden isoleren.

"We waren geïnteresseerd in hoe de energie die tussen de sensoren reist verandert, of het nu sneller of langzamer gaat, " zei Clare Donaldson, een PhD-student in Cambridge's Department of Earth Sciences, en de eerste auteur van het papier. "We willen weten of de veranderingen in de seismische snelheid de toenemende druk in de vulkaan weerspiegelen, als vulkanen uitpuilen voor een uitbarsting. Dit is cruciaal voor het voorspellen van uitbarstingen."

Een tot twee kilometer onder het lavameer van K?lauea, er is een reservoir van magma. Naarmate de hoeveelheid magma in dit ondergrondse reservoir verandert, de hele top van de vulkaan puilt uit en krimpt. Tegelijkertijd, de seismische snelheid verandert. Terwijl de magmakamer zich vult, het veroorzaakt een verhoging van de druk, wat leidt tot scheuren die zich in de omringende rots sluiten en snellere seismische golven produceren - en vice versa.

"Dit is de eerste keer dat we seismische ruis over zo'n lange periode kunnen vergelijken met vervorming, en de sterke correlatie tussen de twee laat zien dat dit een nieuwe manier zou kunnen zijn om vulkaanuitbarstingen te voorspellen, ' zei Donaldson.

Vulkaanseismologie heeft traditioneel kleine aardbevingen bij vulkanen gemeten. Als magma ondergronds beweegt, het veroorzaakt vaak kleine aardbevingen, terwijl het zich een weg baant door vast gesteente. Het detecteren van deze aardbevingen is daarom erg handig voor het voorspellen van uitbarstingen. Maar soms kan magma stil stromen, via reeds bestaande wegen, en er mogen geen aardbevingen plaatsvinden. Deze nieuwe techniek zal nog steeds de veranderingen detecteren die worden veroorzaakt door de magmastroom.

Seismisch geluid treedt continu op, en is gevoelig voor veranderingen die anders gemist zouden zijn. De onderzoekers verwachten dat dit nieuwe onderzoek het mogelijk zal maken om de methode te gebruiken bij de honderden actieve vulkanen over de hele wereld.