Harmonische trillingen van Old Faithful ontstaan door zachte bodemlaag

Tijdens een vulkanische eruptie worden in de bodem soms harmonische trillingen waargenomen. Deze trillingen zouden het gevolg kunnen zijn van resonanties in de bron van activiteit, of van een filterproces in het gesteente tussen de bron en de seismometers. In 1984 werd ontdekt dat deze trillingen ook voorkomen bij geisers. Onderzoekers van het California Institute of Technology in Pasadena (VS) hebben nu bij één zo'n spuitende heetwaterbron, Old Faithful, de oorzaak van de trillingen opgehelderd.

Old Faithful, in het Yellowstone National Park in Wyoming, is een van de bekendste en best bestudeerde geisers ter wereld. Hij bestaat uit een 'berg' van vier meter hoog en zestig meter diameter, met in het midden een opening van één tot twee meter diameter. Uit deze opening spuit om de 30 tot 100 minuten enkele minuten lang een indrukwekkende zuil kokend water tot zo'n 50 meter hoog. Genoemde onderzoekers hebben tijdens het spuiten van de geiser met seismometers de bodemtrillingen geregistreerd en met een meetsonde tevens de druk in de heetwaterschacht gemeten (Nature, 1 febr., p. 708).

Vastgesteld werd dat een drukpuls in de watertoevoer steeds werd gevolgd door een seismisch signaal. Zo'n drukpuls ontstaat mogelijk wanneer een hoeveelheid oververhit water opeens verandert in stoom. Maar deze drukpulsen alléén kunnen niet de oorzaak zijn van het patroon van harmonische trillingen in de bodem, want de resonanties in de seismische signalen waren niet terug te vinden in de waterkolom. Deze resonanties moeten ontstaan in het gesteente in de bodem rond de geiser.

De onderzoekers leiden uit de trillings-patronen af dat er mogelijk een relatief zachte, elastische bodemlaag in het spel is. In deze laag wordt een deel van de drukgolven geabsorbeerd en omgezet in trillingen met andere golflengten: de laag fungeert als resonator. Doordat de structuur van de laag niet constant is, zijn de gemeten resonantiefrequenties van meetpunt tot meetpunt verschillend. Tijdens boringen in de buurt van Old Faithful zijn inderdaad zulke zachte lagen aangetroffen. Het blijft echter vooralsnog onduidelijk of het patroon van harmonische trillingen bij vulkanische erupties op eenzelfde manier ontstaat.