De reeks vulkanen in de Cascades Arc, variërend van Mount Lassen in Californië in het zuiden tot Mount Baker in Washington in het noorden, worden al meer dan een eeuw bestudeerd door geologen en vulkanologen. Aangespoord door spectaculaire gebeurtenissen zoals de uitbarsting van Mount Lassen in 1915 en Mount St. Helens in 1980, wetenschappers hebben de meeste Cascade-vulkanen in detail bestudeerd, proberen uit te zoeken waar het magma dat uitbarst vandaan komt en hoe toekomstige uitbarstingen eruit kunnen zien.

Echter, er blijven nog steeds mysteries over waarom nabijgelegen vulkanen vaak een radicaal verschillende geschiedenis van uitbarsting of uitbarsting van verschillende soorten magma hebben. Nu willen wetenschappers weten waarom - zowel voor de Cascades als voor andere vulkanische reeksen.

In een perspectief essay dat vandaag (22 maart) is gepubliceerd in Natuurcommunicatie , wetenschappers pleiten voor meer "synthese" -onderzoek dat naar het grote geheel van vulkanologie kijkt als aanvulling op talloze onderzoeksinspanningen die naar afzonderlijke vulkanen kijken.

"De studie van vulkanen is fascinerend in detail, en het is grotendeels gericht geweest op onderzoek naar individuele vulkanen in plaats van op het grotere geheel, " zei Adam Kent, een vulkaanexpert aan de Oregon State University en een co-auteur van het essay. "We hebben nu het inzicht en de gegevens om verder te kijken dan alleen naar Mount St. Helens en andere bekende vulkanen te kijken. We kunnen een stap terug doen en ons afvragen waarom St. Helens anders is dan Mount Adams, waarom is dat anders dan Mount Hood?"

De studie neemt een nieuwe benadering van dit onderwerp. "Een manier om dit te doen, is te kijken naar de hitte die nodig was om elk van de vulkanen in de Cascades Arc te creëren, bijvoorbeeld, en vergelijk dit ook met de lokale seismische golfsnelheden en warmtestroom in de korst, zei Kent. "Door deze diverse databronnen op deze manier aan elkaar te koppelen, krijgen we een beter kijkje in het verleden, maar bieden wat advies over wat we in de toekomst kunnen verwachten."

De noodzaak om vulkanen grondiger te bestuderen is eenvoudig, merkte Christy Till van de Arizona State University op, hoofdauteur van de Natuurcommunicatie essay.

Wereldwijd leven bijna een miljard mensen in gebieden die worden bedreigd door vulkaanuitbarstingen, 90 procent daarvan leeft in de zogenaamde Pacific Ring of Fire.

De subductie van de Juan de Fuca tektonische plaat onder de Noord-Amerikaanse plaat is de ultieme drijfveer voor de vorming van de Cascade Range, evenals veel van de aardbevingen die het noordwesten heeft meegemaakt. Subductie resulteert in diep smelten van de aardmantel, en het magma gaat dan omhoog naar de korst en het oppervlak, uiteindelijk het oppervlak bereiken om vulkanen te produceren.

Maar er zijn verschillen tussen de vulkanen, de onderzoekers merken op, ook in het noorden en zuiden van de Cascade Range.

"De vulkanen in het noorden vallen op omdat ze alleen staan, ' zei Kent. 'In het zuiden, je hebt ook herkenbare toppen zoals de Three Sisters en Mount Jefferson, maar je hebt ook vele duizenden kleinere vulkanen zoals Lava Butte en die in het McKenzie Pass-gebied daartussenin. Ons werk suggereert dat, samen met de grotere vulkanen, deze kleine centra vereisen bijna twee keer de hoeveelheid magma die in de korst in het zuidelijke deel van de Cascade Range wordt ingevoerd."

Waarom is dat belangrijk?

"Als je rond een vulkaan woont, je moet voorbereid zijn op gevaren en de gevaren zijn verschillend bij elk ander type vulkaan, Kent zei. "De noordelijke Cascades zullen in de toekomst waarschijnlijk uitbarstingen hebben, maar we weten waar ze waarschijnlijk zullen zijn - bij de grotere stratovulkanen zoals Mount Rainier, Mount Baker en Glacier Peak. In het zuiden kunnen de grotere vulkanen ook uitbarstingen hebben, maar dan hebben we deze grote velden met kleinere, zogenaamde 'monogenetische' vulkanen. Voor deze is het moeilijker om aan te geven waar toekomstige uitbarstingen zullen plaatsvinden."

Het gebied van de vulkanologie is behoorlijk gevorderd, de onderzoekers erkennen, en de behoefte bestaat nu om een ​​deel van de methodologie van individuele gedetailleerde studies te integreren om een ​​meer omvattende blik op het hele vulkanische systeem te geven. Het verleden is de beste informant van de toekomst.

"Als je kijkt naar de geologie van een vulkaan, je kunt zien wat voor soort uitbarsting het meest waarschijnlijk is, ' zei Kent. 'Mount Hood, bijvoorbeeld, bekend is dat het in het verleden vrij kleine uitbarstingen heeft gehad, en de impact hiervan is meestal vrij lokaal. Kratermeer, anderzijds, verspreid as over een groot deel van de aangrenzende Verenigde Staten.

"Wat we graag zouden willen weten, is waarom de ene vulkaan een Mount Hood blijkt te zijn terwijl een andere zich ontwikkelt tot een kratermeer, met een heel andere geschiedenis van uitbarstingen. Dit vereist dat we op nieuwe manieren nadenken over de gegevens die we hebben."

De uitbarsting van de berg St. Helens in 1980 was een wake-up call voor de dreiging van vulkanen in de continentale Verenigde Staten, en hoewel opmerkelijk, de uitbarsting was relatief klein. De hoeveelheid magma die bij de uitbarsting betrokken was, werd geschat op 1 kilometer in blokjes (genoeg om ongeveer 400, 000 Olympische zwembaden), overwegende dat de uitbarsting van de berg Mazama 6, 000 jaar geleden dat het kratermeer ontstond, was 50 km in blokjes, of 50 keer zo groot.

De onderzoekers zeggen dat het proces van het bouwen en afbreken van vulkanen vandaag de dag doorgaat, hoewel het moeilijk is om het van dag tot dag te observeren.

"Als je een time-lapse-camera over miljoenen jaren zou kunnen bekijken, je zou vulkanen langzaam zien opbouwen, en dan vrij snel eroderen, " zei Kent, die in OSU's College of Earth zit, Oceaan, en Atmosferische Wetenschappen. "Soms, beide gebeuren tegelijk."

Welke van de Cascades zal het meest waarschijnlijk uitbarsten? Het slimme geld is op Mount St. Helens, vanwege zijn recente activiteit, maar veel van de vulkanen worden nog steeds als actief beschouwd.

"Ik kan je ondubbelzinnig vertellen dat Mount Hood in de toekomst zal uitbarsten, ' zei Kent. 'Ik kan je alleen niet zeggen wanneer.'

Voor de goede orde, Kent zei dat de kans op een uitbarsting van Mount Hood in de komende 30 tot 50 jaar minder dan 5 procent is.