De vulkanen van Indonesië behoren tot de gevaarlijkste ter wereld. Waarom? Door chemische analyses van minuscule mineralen in lava uit Bali en Java, onderzoekers van de Universiteit van Uppsala en elders hebben nieuwe aanwijzingen gevonden. Ze begrijpen nu beter hoe de aardmantel in dat specifieke gebied is samengesteld en hoe het magma verandert vóór een uitbarsting. De studie is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Frances Deegan, de eerste auteur van de studie en een onderzoeker aan de afdeling Aardwetenschappen van de Universiteit van Uppsala, zegt, "Magma wordt gevormd in de mantel, en de samenstelling van de mantel onder Indonesië was vroeger slechts ten dele bekend. Met een betere kennis van de aardmantel in deze regio kunnen we betrouwbaardere modellen maken voor de chemische veranderingen in magma wanneer het daar door de korst breekt, die 20 tot 30 kilometer dik is, voor een uitbarsting."

De samenstelling van magma varieert sterk van de ene geologische omgeving tot de andere, en heeft invloed op het soort vulkaanuitbarsting dat optreedt. De Indonesische archipel is ontstaan ​​door vulkanisme, veroorzaakt door twee van de continentale tektonische platen van de aarde die daar botsen. Bij deze aanrijding Indo-Australische plaat schuift onder de Euraziatische plaat met een snelheid van ongeveer 7 cm per jaar. Dit proces, bekend als subductie, kunnen krachtige aardbevingen veroorzaken. De tsunami-ramp van 2004, bijvoorbeeld, werd veroorzaakt door bewegingen langs deze specifieke plaatgrens.

vulkanisme, te, ontstaat in subductiezones. Wanneer de zinkende tektonische plaat in de mantel afdaalt, het warmt op en het water dat erin zit komt vrij, waardoor de omringende rots begint te smelten. Het resultaat zijn vulkanen die vaak explosief zijn en, overuren, boogvormige eilandengroepen vormen. Langs de Sunda-boog, bestaande uit de zuidelijke archipel van Indonesië, verschillende catastrofale vulkaanuitbarstingen hebben plaatsgevonden. Voorbeelden zijn Krakatau in 1883, Mount Tambora in 1815 en Toba, die een enorme superuitbarsting had van zo'n 72, 000 jaar geleden.

Magma reageert chemisch met omringend gesteente wanneer het de aardkorst binnendringt voordat het aan de oppervlakte uitbreekt. Het kan daarom sterk variëren tussen vulkanen. Om de oorsprong van vulkanisme in Indonesië beter te begrijpen, de onderzoekers wilden de samenstelling van het "primaire" magma weten, dat is afgeleid van de mantel zelf. Omdat monsters niet rechtstreeks uit de mantel kunnen worden genomen, geologen bestudeerden mineralen in lava die onlangs door vier vulkanen werd uitgestoten:Merapi en Kelut op Java, en Agung en Batur op Bali.

Met behulp van de krachtige ionenstralen van een secundair ionenmassaspectrometrie (SIMS) instrument, een ultramoderne vorm van massaspectrometer, de onderzoekers onderzochten kristallen van pyroxeen. Dit mineraal is een van de eersten die uit een magma kristalliseert. Wat ze wilden bepalen was de verhouding van de zuurstofisotopen ¹⁶ O en ¹⁸ O, die veel onthult over de bron en evolutie van magma.

"Lava bestaat voor ongeveer 50 procent uit zuurstof, en de aardkorst en mantel verschillen enorm in hun zuurstofisotoopsamenstelling. Dus, om na te gaan hoeveel materiaal het magma uit de korst heeft opgenomen nadat het de mantel heeft verlaten, zuurstofisotopen zijn zeer nuttig, ' zegt Deegan.

De onderzoekers ontdekten dat de zuurstofsamenstelling van pyroxeenmineralen uit Bali tijdens hun reis door de aardkorst nauwelijks was aangetast. Hun compositie was redelijk dicht bij hun oorspronkelijke staat, wat aangeeft dat er tijdens subductie een minimum aan sediment in de mantel was getrokken. Een heel ander patroon werd gevonden in de mineralen uit Java.

"We konden zien dat Merapi op Java een isotoopsignatuur vertoonde die heel anders was dan die van de vulkanen op Bali. Dat komt deels omdat het magma van Merapi intensief samenwerkt met de aardkorst voordat het uitbarst. Dat is zeer belangrijk, want wanneer magma reageert met, bijvoorbeeld, de kalksteen die in Midden-Java direct onder de vulkaan wordt gevonden, het magma raakt tot het barstpunt vol met kooldioxide en water, en de uitbarstingen worden explosiever. Dat is misschien waarom Merapi zo gevaarlijk is. Het is eigenlijk een van de dodelijkste vulkanen in Indonesië:bijna 2 doden 000 mensen in de afgelopen 100 jaar, en de meest recente uitbarsting eiste 400 levens, ", zegt professor Valentin Troll van de afdeling Aardwetenschappen van de Universiteit van Uppsala.

De studie is een samenwerking tussen onderzoekers van de Universiteit van Uppsala, het Zweeds natuurhistorisch museum in Stockholm, de Universiteit van Kaapstad in Zuid-Afrika, de Universiteit van Freiburg in Duitsland en de Vrije Universiteit (VU) Amsterdam in Nederland. De resultaten van het onderzoek vergroten ons begrip van hoe vulkanisme in de Indonesische archipel werkt.

"Indonesië is dichtbevolkt, en alles wat ons een beter begrip geeft van hoe deze vulkanen werken, is waardevol, en helpt ons om beter voorbereid te zijn op wanneer de vulkanen uitbarsten, ' zegt Deegan.