Vulkaner er kanaler, der overfører smeltet sten fra jordskorpen til overfladen. Her er grunden til udbrud.
Piton de la Fournaise eller "Peak of the Furnace" på Reunion Island er en af verdens mest aktive vulkaner, der er udbrudt i august 2015. Fotokredit: AAP / NewZulu / Vincent Dunogué
Af Mirzam Abdurrachman, Bandung Institute of Technology
Nogle mennesker tror, vulkanudbrud er forårsaget af skæbne. Andre mener, at et vulkanudbrud er et tegn på, at et bjerg er oprørt, fordi beboere, der bor i nærheden, har syndet.
Men videnskaben har en anden forklaring.
Vulkaner er kanaler, der overfører underjordisk smeltet sten kaldet magma fra jordskorpen op til jordoverfladen. Disse kanaler har former som kegler, skjolde eller calderas. Under en vulkan ligger et magma-kammer, et reservoir af en enkelt stor krop smeltet sten.
Det er øget magmabevægelse inden i en vulkan, der forårsager et udbrud. Disse bevægelser udløses af forskellige processer, der sker nedenfor, inde og over magma-kammeret.
Under magma kammeret
Vulkaner, der er placeret i subduktionszoner - hvor jordens bevægelige plader kolliderer, hvilket får den ene plade til at synke under den anden - modtager en jævn injektion af ny smeltet sten i magma-kammeret.
Under magma-kammeret smelter varmen fra Jordens kerne delvist eksisterende klipper til ny magma. Denne friske smeltede sten kommer til sidst ind i magmakammeret. Når kammeret, der allerede er fyldt med et vist volumen, ikke kan indeholde den nye magma, bliver overskydningen kastet ud gennem udbrud.
Denne proces forekommer normalt i cyklusser, så det er muligt at forudsige udbrud forårsaget af den. West Java's Mount Papandayan, der sidder på toppen af mødet med de eurasiske og indo-australske plader, har en 20-årig cyklus og kan næste udbrud i 2022. Den udbrudte sidst i 2002.
Tidsperioden mellem udbrud afhænger af, hvor hurtigt klippen smelter, hvilket er påvirket af den synkende plades hastighed. Jorden har adskillige subduktionszoner, og subduktionspladerne bevæger sig generelt med en konstant hastighed på op til 10 centimeter om året. For Papandayan er hastigheden på den indo-australske plade, der underviser under den eurasiske plade, omkring 7 cm pr. År.
Inde i magma kammeret
Aktiviteter inde i magma-kammeret kan også forårsage udbrud. Inde i kammeret krystalliserer magma på grund af faldende temperatur. Den krystaliserede magma, som er tungere end de halvfluids smeltede klipper, falder ned til kammerbunden. Dette skubber resten af magmaen op og tilføjer tryk til kammerlåget. Et udbrud sker, når låget ikke længere kan holde trykket. Dette sker også i cyklusser og kan forudsiges.
En anden vigtig proces inde i magma kammeret er, når magma blanding blandes med omgivende klipper. Denne proces kaldes assimilation. Når magma bevæger sig, interagerer det med sten på foring i kammeret.
Nogle gange har vulkaner veje for, at magmaen strømmer ud til overfladen. Men hvis stien ikke findes, vil magma tvinge sig selv til et område, der har mindre pres. Dette kan få væggene omkring kammeret til at kollapse.
Forestil dig at smide en mursten i en spand fyldt med vand. Den første ting, der ville ske, er vand, der sprøjter ud fra spanden.
Sprøjtning af magma forårsaget af den kollapsende kammervæg vil forårsage et udbrud. Udbrud fra denne proces er svære at forudsige.
Over magma kammeret
Udbrud kan også ske på grund af tab af tryk over magma-kammeret. Dette kan være forårsaget af forskellige ting, såsom et fald i tætheden af klipper over kammeret eller smeltning af is på toppen af en vulkan. En tyfon, der passerer en vulkan i kritisk tilstand, kan også forværre styrken af et udbrud.
Klipper, der dækker magma-kammeret, kan gradvist blødgøres på grund af ændringer i mineralsammensætningen. Et fald i tætheden af dækkende klipper gør dem til sidst ude af stand til at holde presset fra magmaen.
Hvad forårsager denne mineralogiske ændring? Nogle gange har vulkaner revner på overfladen, der tillader vand at sive ind og interagere med magma. Når dette sker, forekommer hydrotermiske ændringer af klipper, hvilket resulterer i udbrud.
Hvor magmaen kommer ud af vulkanen er også vigtig. Hvis lava eller pyroklastiske klipper kommer ud gennem siden af en vulkan, kan tyngdekraften få den del af vulkanen til at kollapse og forårsage et pludseligt tab af dæktrykket. Store udbrud sker normalt øjeblikke efter en sektorsammenbrud.
Gletsmeltning
Global opvarmning kan forårsage flere udbrud ved at få gletsjere ovenpå vulkaner til at smelte. Når store mængder is oven på vulkaner smelter, falder trykket over magma-kammeret. Magma vil stige op for at finde en ny balance i balance og forårsage et udbrud.
En undersøgelse har vist, at det enorme udbrud af Eyjafjallajökull i Island i 2010 blev udløst af dette. Island mister anslagsvis 11 milliarder ton is hvert år, så der er muligvis endnu flere.
I 1991 havde Mount Pinatubo på Filippinerne et stort udbrud, da tyfonen Yunya ramte vulkanen og dens omgivelser. Pinatubo rumlede allerede, men tyfonen forværrede eksplosionsstyrken.
Den høje hastighed på tyfonen fik området omkring det til at miste betydeligt pres. Som en konsekvens blev luftsøjlen over vulkanen fejet ind i tyfonens bane. Pinatubo-bjerget oplevede et trykskifte, og et stort udbrud var uundgåeligt.
I betragtning af den vigtige rolle, magma spiller i at udløse vulkanudbrud, kan studere magma nærmere være med til at forudsige disse spektakulære naturlige begivenheder.
Mirzam Abdurrachman er lektor ved Institut for Geologi, Fakultet for Jordvidenskab og Teknologi ved Bandung Institute of Technology.
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.