Editor’s Note (6/4/18): Dit verhaal wordt opnieuw geplaatst in het licht van de dodelijke uitbarsting van Guatemala’s Fuego vulkaan op zondag (3 juni), die nabijgelegen dorpen bedekte met snel bewegende asstromen.
Attila Kilinc, hoofd van de afdeling geologie aan de Universiteit van Cincinnati, biedt dit antwoord. Professor Kilinc heeft de laatste tijd vulkanen in Hawaii en Montserrat bestudeerd.
Als een deel van de aardmantel of de aardkorst smelt, vormt zich magma. Een vulkaan is in wezen een opening of een opening waardoor dit magma en de opgeloste gassen die het bevat, worden afgevoerd. Hoewel er verschillende factoren zijn die een vulkaanuitbarsting op gang brengen, overheersen er drie: de opwaartse druk van het magma, de druk van de opgeloste gassen in het magma en de injectie van een nieuwe partij magma in een reeds gevulde magmakamer. Wat volgt is een korte beschrijving van deze processen.
Als gesteente binnenin de aarde smelt, blijft de massa ervan gelijk terwijl het volume toeneemt – waarbij een smelt ontstaat die minder dicht is dan het omringende gesteente. Dit lichtere magma stijgt dan naar de oppervlakte door zijn drijfvermogen. Als de dichtheid van het magma tussen de ontstaanszone en het oppervlak lager is dan die van het omringende en bovenliggende gesteente, bereikt het magma het oppervlak en barst het uit.
Magma’s van zogenaamde andesitische en rhyolitische samenstelling bevatten ook opgeloste vluchtige stoffen zoals water, zwaveldioxide en koolstofdioxide. Experimenten hebben aangetoond dat de hoeveelheid van een opgelost gas in magma (zijn oplosbaarheid) bij atmosferische druk nul is, maar toeneemt met toenemende druk.
Bij voorbeeld, in een andesitisch magma dat verzadigd is met water en zes kilometer onder het oppervlak ligt, bestaat ongeveer 5 procent van zijn gewicht uit opgelost water. Naarmate dit magma zich naar de oppervlakte beweegt, neemt de oplosbaarheid van het water in het magma af, en zo scheidt het overtollige water zich van het magma af in de vorm van belletjes. Naarmate het magma zich dichter naar de oppervlakte beweegt, lost steeds meer water uit het magma op, waardoor de verhouding gas/magma in de pijpleiding toeneemt. Wanneer het volume van de bellen ongeveer 75% bereikt, valt het magma uiteen in pyroklasten (gedeeltelijk gesmolten en vaste fragmenten) en barst het explosief uit.
Het derde proces dat vulkaanuitbarstingen veroorzaakt, is een injectie van nieuw magma in een kamer die reeds gevuld is met magma van vergelijkbare of andere samenstelling. Deze injectie dwingt een deel van het magma in de kamer omhoog te bewegen in de leiding en uit te barsten aan de oppervlakte.
Hoewel vulkanologen goed op de hoogte zijn van deze drie processen, kunnen zij een vulkaanuitbarsting nog niet voorspellen. Maar zij hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het voorspellen van vulkaanuitbarstingen. Bij het voorspellen gaat het om het waarschijnlijke karakter en tijdstip van een uitbarsting in een bewaakte vulkaan. Het karakter van een eruptie is gebaseerd op de prehistorische en historische gegevens van de vulkaan in kwestie en zijn vulkanische produkten. Bijvoorbeeld, een vulkaan die hevig uitbarst en die asval, asstroom en vulkanische modderstromen (of lahars) heeft geproduceerd, zal dat in de toekomst waarschijnlijk ook doen.
Het bepalen van de timing van een uitbarsting in een bewaakte vulkaan hangt af van het meten van een aantal parameters, waaronder, maar niet beperkt tot, seismische activiteit op de vulkaan (met name diepte en frequentie van vulkanische aardbevingen), bodemvervormingen (bepaald met behulp van een tiltmeter en/of GPS, en satellietinterferometrie), en gasemissies (het bemonsteren van de hoeveelheid zwaveldioxidegas die wordt uitgestoten door een correlatiespectrometer, of COSPEC). Een uitstekend voorbeeld van een succesvolle voorspelling deed zich voor in 1991. Vulkanologen van de U.S. Geological Survey voorspelden nauwkeurig de uitbarsting van de Pinatubo vulkaan in de Filippijnen op 15 juni, waardoor de luchtmachtbasis Clark tijdig kon worden geëvacueerd en duizenden levens werden gered.