Wanneer vindt de volgende uitbarsting plaats? Onderzoek van monsters van de Indonesische berg Merapi toont aan dat de explosiviteit van stratovulkanen toeneemt wanneer mineraalrijke gassen de poriën en microscheuren in de bovenste steenlagen verzegelen. Deze bevindingen resulteren in nieuwe mogelijkheden voor de voorspelling van een uitbarsting.

De berg Merapi op Java is een van de gevaarlijkste vulkanen ter wereld. Geowetenschappers hebben gewoonlijk seismische metingen gebruikt die ondergrondse bewegingen illustreren om de bevolking op tijd te waarschuwen voor een komende uitbarsting.

Een internationaal team met wetenschappers van de Technische Universiteit van München (TUM) heeft nu een andere aanwijzing gevonden voor een aanstaande uitbarsting in de lava vanaf de top van de berg Merapi:de bovenste laag steen, de "plug-dome, " wordt ondoordringbaar voor ondergrondse gassen voordat de vulkaan uitbarst.

"Onze onderzoeken tonen aan dat de fysieke eigenschappen van de plug-dome in de loop van de tijd veranderen, " zegt prof. H. Albert Gilg van het TUM-lectoraat voor technische geologie. "Na een uitbarsting is de lava nog steeds gemakkelijk doorlaatbaar, maar deze doorlaatbaarheid zakt dan na verloop van tijd. Gassen worden opgesloten, de druk stijgt en uiteindelijk barst de plugkoepel in een gewelddadige explosie."

Mount Merapi als een modelvulkaan

Met behulp van zes lavamonsters, een van een uitbarsting van de berg Merapi in 2006, de anderen van de uitbarsting van 1902 - de onderzoekers konden veranderingen in de steen vaststellen. Onderzoek van porievolumes, dichtheden, minerale samenstelling en structuur onthulden dat de permeabiliteit met vier ordes van grootte daalde naarmate de steenverandering toenam. De oorzaak is nieuw gevormde mineralen, in het bijzonder kalium- en natriumaluminiumsulfaten die de fijne scheuren en poriën in de lava afdichten.

De cyclus van vernietiging

Computersimulaties bevestigden dat de verminderde doorlaatbaarheid van de plugkoepel daadwerkelijk verantwoordelijk was voor de volgende uitbarsting. De modellen laten zien dat een stratovulkaan zoals de berg Merapi drie fasen doorloopt:na een uitbarsting wanneer de lava nog doorlaatbaar is, uitgassen is mogelijk; in de tweede fase wordt de plugkoepel ondoordringbaar voor gassen, terwijl tegelijkertijd de interne druk voortdurend toeneemt; in de derde fase barst de druk uit de plugkoepel.

Foto's van de berg Merapi uit de periode voor en tijdens de uitbarsting van 11 mei, 2018 ondersteunt het driefasige model:de vulkaan stootte voor het eerst rook uit, toen leek het lange tijd stil te zijn totdat het gas een uitweg vond en een fontein van as kilometers de lucht in schoot.

"De onderzoeksresultaten kunnen nu worden gebruikt om uitbarstingen betrouwbaarder te voorspellen, ", zegt Gilg. "Een meetbare vermindering van de ontgassing is dus een indicatie van een op handen zijnde uitbarsting."

Mount Merapi is niet de enige vulkaan waar ontgassingsmetingen kunnen helpen bij het tijdig voorspellen van een op handen zijnde uitbarsting. Stratovulkanen zijn een frequente bron van vernietiging in de Stille Oceaan. De bekendste voorbeelden zijn Mount Pinatubo in de Filippijnen, Mount St. Helens in het westen van de VS en Mount Fuji in Japan.