Lange tijd was onbekend waarom sommige vulkanen zich ontwikkelen tot monsterlijke supervulkanen. Twee Zwitserse onderzoeksteams beweren het raadsel te hebben opgelost.

Tobaeruption
Een artist impression van de uitbarsting van de Toba-supervulkaan, 74.000 jaar geleden.

Het mysterie achter supervulkanen, die per eruptie duizenden keren meer vulkanisch gesteente uitstoten dan ‘gewone’ vulkanen, lijkt te zijn opgelost. Lange tijd was niet bekend hoe en waarom zulke supererupties tot stand komen. Twee Zwitserse onderzoeksteams, één van de universiteit van Genève en de ander van de technische universiteit van Zürich, komen nu met een mogelijke verklaring. Die verklaring heeft te maken met de eigenschappen van magma wanneer het onder hoge druk komt te staan.

Gewone vulkaanuitbarstingen ontstaan wanneer magmakamers overvol raken en er in die onderaardse kamers een overdruk ontstaat. Bij erupties van supervulkanen speelt daarentegen de dichtheid van magma een rol. Heet magma heeft een lagere dichtheid, en daarmee een hoger drijvend vermogen, dan de koudere aardkorst eromheen. Het gevolg is een opwaartse kracht. Die kracht bouwt zich langzaam op over een periode van honderden miljoenen jaren, totdat ten slotte de vulkaantop wordt weggeblazen en het magma de atmosfeer inspuit.

Wetenschapsjournalisten zijn niet simpelweg een bron van ruis
LEES OOK
Wetenschapsjournalisten zijn niet simpelweg een bron van ruis

Geowetenschapper Wim Malfait, die onderdeel uitmaakte van het onderzoeksteam uit Zürich, vergelijkt een magmakamer met een strandbal. Wanneer je een strandbal onder water duwt en vervolgens loslaat, wordt die strandbal omhoog geschoten. Voorafgaand aan een supereruptie ondervindt magma een zelfde soort opwaartse kracht.

Bij gewone vulkanen komt het meestal niet zo ver, omdat ze zijn gelegen op plekken met een dunnere aardkorst. Het magma vindt daardoor eerder een weg naar het aardoppervlak, door scheuren in de ‘strandbal’. De wanden van magmakamers van supervulkanen zijn echter zo dik, en bovendien zo rekbaar, dat het voor magma ondoordringbaar is. Als gevolg daarvan kan de temperatuur en de druk in de magmakamer van een supervulkaan zich steeds verder opbouwen, en neemt de dichtheid van het magma steeds verder af.

De onderzoekers kwamen tot die conclusies na het uitvoeren van simulaties. Het onderzoeksteam van de universiteit van Genève gebruikten een computermodel, waarmee ze honderdduizenden erupties nabootste. Het andere onderzoeksteam simuleerde de temperatuur en druk in een magmakamer van een supervulkaan. De onderzoekers maten welke dichtheid silicaten onder deze omstandigheden aannemen. Silicaten vormen het belangrijkste bestanddeel van magma. Beide onderzoeksteams publiceerden hun conclusies deze week in Nature Geoscience, in twee afzonderlijke artikelen.

Geologen spreken van een supervulkaan als een vulkaan in staat per eruptie meer dan 1000 km3 aan vulkanisch gesteente de atmosfeer in slingert. Die hoeveelheid is genoeg om een heel continent met vulkanisch as te bedekken. Gelukkig voor ons zijn dergelijke erupties zeldzaam. De meest recente supereruptie vond 26.500 jaar geleden plaats, toen de Taupo-vulkaan in Nieuw-Zeeland uitbarstte. De supereruptie daarvoor gebeurde 74.000 jaar geleden, op Sumatra, waar nu het Tobameer ligt. Volgens één theorie roeide de uitbarsting van de Toba-vulkaan, en het effect ervan op het klimaat, 60 procent van de toenmalige wereldbevolking uit.