Er zijn enkele grote schildvulkanen in de oceanen van de wereld waar de lava gewoonlijk niet uit de krater wordt geworpen in gewelddadige explosies, maar stroomt langzaam uit de grond vanuit lange spleten. Bij de recente uitbarsting van de Sierra Negra-vulkaan op de Galapagos-eilanden, die iets minder dan duizend kilometer van Zuid-Amerika in de Stille Oceaan liggen, een van deze scheuren werd in juni 2018 via een gebogen pad gevoed. Dit 15 kilometer lange pad, inclusief de knik, werd gecreëerd door de interactie van drie verschillende krachten in de ondergrond, Timothy Davis en Eleonora Rivalta van het GFZ German Research Center for Geosciences in Potsdam, samen met Marco Bagnardi en Paul Lundgren van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, nu uitleggen op basis van computermodellen in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven .

Zelfs vóór de uitbarsting, de geowetenschappers in Californië hadden in radarsatellietgegevens gezien dat het oppervlak van de flank van de 1140 meter hoge Sierra Negra-vulkaan tot een hoogte van ongeveer twee meter was opgezwollen:deze uitstulping, ongeveer vijf kilometer breed, strekte zich vanaf de kraterrand ongeveer tien kilometer uit in west-noordwestelijke richting en draaide in een rechte hoek naar het noord-noordoosten nabij de kust. Timothy Davis en zijn team kwamen er vervolgens met behulp van computermodellen achter wat deze structuur en zijn verbijsterende bocht allemaal inhielden.

Driving Force 1:Hotspot onder de Galapagos-eilanden

Zoals met veel andere vulkanen in het midden van de wereldzeeën, een "hotspot" is verborgen onder de Galapagos-eilanden. Al minstens 20 miljoen jaar, hete gesteente is langzaam gestegen van diep in het binnenste van de aarde, als een solide, maar moeilijk te vormen plasticine. Als een steekvlam, deze hotspot, tot 200 kilometer breed, smelt zich een weg door de vaste aardkorst. Dit hete magma is iets lichter dan het vaste gesteente eromheen, dus het blijft stijgen totdat het zich verzamelt in een grote holte ongeveer twee kilometer onder de krater van de Sierra Negra-vulkaan. "Met een diameter van ongeveer zes kilometer en een dikte van niet meer dan een kilometer, deze magmakamer lijkt op een te grote pannenkoek van gesmolten gesteente, " Timothy Davis beschrijft deze structuur.

Drijfkracht 2:Het gewicht van de vulkaanrots

In de bijna 13 jaar sinds de laatste uitbarsting in oktober 2005, er is steeds meer magma van onderaf in de kamer gestroomd. Daar, de druk nam toe en tilde de kraterbodem op tot 5,20 meter. Echter, de enorme kracht van de verzamelende magmamassa's zocht een andere uitweg. Diep ondergrond, de stroperige rots kroop langzaam in een west-noordwestelijke richting. Een andere kracht speelt hier een belangrijke rol:het enorme gewicht van de rotsmassa's van de vulkaan drukt van bovenaf op de zich aan het vormen zijnde magmastroom. Naarmate de schildvulkaan naar buiten toe steeds vlakker wordt, ook daar neemt de druk af. Terwijl het gesmolten gesteente in de richting met lagere druk wordt gedrukt, het zwelt langzaam naar buiten in een magmastroom van vier kilometer breed maar slechts ongeveer twee meter hoog.

Drijfkracht 3:Drijfvermogen

In de buurt van de kustlijn, de afplatte schildvulkaan drukt steeds zwakker op de nu bijna tien kilometer lange magmagang diep onder het oppervlak. Daar, een derde kracht krijgt de overhand. Het magma is veel lichter dan het gesteente rond de doorgang en werd voorheen alleen verhinderd te zwellen door het bovenliggende gewicht van de schildvulkaan. In de buurt van de kustlijn, echter, dit drijfvermogen wordt sterker dan de druk van de rots van bovenaf. Daarbovenop, de magmahelling daar helt ongeveer tien graden de diepte in. Samen, deze krachten veranderen de richting waarin het stroperige gesteente wordt gedrukt en de magmahelling buigt naar het noord-noordoosten.

De rots barst, de vulkaan barst uit

Nog altijd, het magma dat onder de krater opzwelt, blijft de druk verhogen totdat de opwaarts drukkende gesmolten massa de rots rond de magmadoorgang begint te kraken. Met niet meer dan loopsnelheid, deze met magma gevulde scheur (dijk) reist diep onder de grond naar de kustlijn. "Het magma dat uit de scheur komt, bereikt na een paar dagen de oppervlakte en blijft daar als lava stromen, die na verloop van tijd stolt, " Timothy Davis legt het daaropvolgende verloop van de vulkaanuitbarsting uit.

Belangrijke voorwaarde voor voorspelling en risicobeperking

Voor de eerste keer, de geofysicus was in staat om zo'n kronkelig pad voor de voortplanting van magma te simuleren en een uitbarsting te voeden en de krachten te bepalen die dit beheersen. Timothy Davis en Eleonora Rivalta, samen met hun collega's in Californië, hebben daarmee een belangrijke basis gelegd voor onderzoek naar dergelijke spleetuitbarstingen. En ze hebben een beslissende stap gezet om dergelijke uitbarstingen te voorspellen en zo de gevaren die ze vormen te verminderen.