De meeste actieve vulkanen op aarde slapen, wat betekent dat ze al honderden of zelfs duizenden jaren niet zijn uitgebarsten, en worden normaal gesproken niet als gevaarlijk beschouwd door de lokale bevolking. Een team van vulkanologen van de Universiteit van Genève (UNIGE), in samenwerking met de Universiteit van Heidelberg in Duitsland, heeft een techniek bedacht die het verwoestende potentieel van vulkanen kan voorspellen. De wetenschappers gebruikten zirkoon, een klein kristal in vulkanisch gesteente, om het volume magma te schatten dat zou kunnen uitbarsten als de vulkaan Nevado de Toluca (Mexico) ontwaakt uit zijn rustperiode. Tot 350 km ³ van magma — ongeveer vier keer de hoeveelheid water die is opgeslagen in het Meer van Genève — ligt momenteel onder de Nevado de Toluca en een uitbarsting zou verwoesting kunnen veroorzaken. De nieuwe techniek, toepasbaar op de meeste soorten vulkanen over de hele wereld, wordt beschreven in het wetenschappelijke tijdschrift Natuurcommunicatie .

De grootste vulkaanuitbarstingen in de afgelopen 100 jaar waren afkomstig van vulkanen die niet vaak uitbarsten en daarom onder de radar van wetenschappers vliegen. Maar vandaag, 800 miljoen mensen over de hele wereld leven in de buurt van vulkanen en lopen mogelijk gevaar. Een bepalende factor voor de gevaarlijkheid van vulkanen is het volume van uitbarstend magma dat in hun buik is opgeslagen, omdat dit verband houdt met de omvang van toekomstige uitbarstingen. Helaas, dit magma wordt opgeslagen op ontoegankelijke diepten van 6 tot 10 km en is niet direct meetbaar.

Kleine horloges met een thermometer

De UNIGE-vulkanologen gebruikten een nieuwe benadering door zirkoongeochronologie en thermische modellering te combineren om het volume van mogelijk uitbarstingsmagma in de vulkanische reservoirs te bepalen. "Zirkoon is een klein kristal dat wordt gevonden in rotsen die zijn uitgebarsten door vulkanen, en het bevat uranium en thorium, " zegt Gregor Weber, een postdoctoraal onderzoeker bij UNIGE en co-auteur van de studie. "Het verval van deze radioactieve elementen stelt ons in staat om te dateren wanneer ze kristalliseerden. Bovendien, zirkoon kristalliseert alleen in een bepaald temperatuurbereik. Met deze twee parameters we kunnen bepalen hoe snel het magma afkoelt onder een vulkaan. Als een pot water, hoe groter de pot, hoe meer tijd het kost om het af te koelen. We analyseerden de zirkonen die de afgelopen 1,5 miljoen jaar door Nevado de Toluca zijn uitgebarsten, dus het bepalen van de evolutie van de temperatuur van het magma dat in de loop van de tijd onder de vulkaan is opgeslagen. Deze informatie kan worden omgezet in een volume magma met behulp van thermische modellering." Deze aanpak heeft een resolutie die twee keer hoger is dan die van bestaande technieken.

slapend monster

De methodologie in de studie werd toegepast op de Mexicaanse vulkaan Nevado de Toluca, ook wel Xinantécatl genoemd, een representatief voorbeeld van een slapende vulkaan in de buurt van Mexico-Stad. De resultaten werden gebruikt om de maximaal mogelijke omvang van een toekomstige uitbarsting van deze vulkaan te bepalen, die met 350 km ³ een potentieel verwoestend effect kan hebben. "Het systeem kan snel wakker worden als de diepe magmavoorraad weer op gang komt, ' zegt Weber.

De radars leiden

Deze bevinding is essentieel voor het kwantitatief beoordelen van vulkanisch risico. "Het kennen van de grootte van een vulkanisch reservoir is belangrijk om vulkanen te identificeren die in de toekomst waarschijnlijk een grote uitbarsting zullen veroorzaken. Onze methode is een nieuwe manier om de kandidaten voor dergelijke uitbarstingen te evalueren, " legt Weber uit. Deze benadering is van toepassing op de meeste soorten vulkanen, actief of slapend, en geeft waardevolle inzichten in welke vulkanische systemen nauwkeuriger moeten worden gecontroleerd.