Lavastromen schuren geulen in ondergrond zoals gletsjers dat doen

Lavastromen kunnen diepe kanalen in berghellingen schrapen zoals gletsjers dat doen: een vorm van mechanische erosie die op schuren lijkt. Dat concluderen vulkanoloog Carmelo Ferlito en fysicus Jens Siewert van de universiteit van Catania (Sicilië) op grond van persoonlijke waarnemingen aan een uitbarsting op de zuidflank van de Etna in de zomer van 2001 (Physical Review Letters, 20 jan). Tot nu toe gingen geofysici er van uit dat insnijding in bergflanken door lavastromen vooral gebeurt door thermische erosie: een proces waarbij het hete, vloeiende gesteente het onderliggende gesteente doet smelten en vervolgens meevoert. Het aandeel mechanische erosie, veroorzaakt door in de stroom meegevoerde blokken, zou verwaarloosbaar klein zijn.

Wetenschappers volgden de uitbarsting op de flanken van de Etna in de zomer van 2001 French Charles Riviere catches a piece of lava, on the Etna volcano, east Sicily, in the night between 25 and 26 July 2001. The European most active volacano is in eruption since the 12 July 2001. Lava is about four kilometres from Nicolosi which is less than 15 kilometers from the outskirts of Catania. AFP PHOTO GABRIEL BOUYS AFP

De auteurs volgden vanaf 19 juli 2001 de vorming van een nieuwe krater op de zuidflank van de Etna. In de eerste week bleef de uitbarsting beperkt tot dunne lava's die laag voor laag over de bergflank stroomden. Op 30 juli veranderde de uitbarsting abrupt. Er ontstond een 10 à 20 meter dikke stroom van gesmolten materiaal, vermengd met kleine tot metersgrote brokstukken. Deze lavastroom sneed zich door de oudere lagen en vormde een kanaal met een lengte van 220 meter, een diepte van maximaal 6 meter en een breedte van 8 tot 16 meter.

Een duidelijke aanwijzing voor het optreden van mechanische erosie is volgens de auteurs dat langs de opstaande randen van het kanaal 11 eerder gevormde lavalagen zichtbaar zijn (elk met een dikte van enkele decimeters). Als de nieuwe lavastroom het kanaal door thermische erosie had uitgesneden zou je verwachten dat de afzonderlijke lagen enigszins versmolten waren geraakt.

Volgens de auteurs vergt thermische erosie bovendien een veel langduriger verhitting dan de 12 uur waarin de lava naar beneden stroomde. Ferlito en Siewert hebben uitgerekend dat er duizend keer meer warmte nodig zou zijn om het materiaal uit het lavakanaal weg te smelten dan in werkelijkheid beschikbaar was. Mechanische erosie (afbreken en afslijten) is volgens hun berekeningen daarom een aannemelijker verklaring.

Vulkanoloog Manfred van Bergen, verbonden aan de Universiteit Utrecht, merkt op dat de vraag of de resultaten van Ferlito en Siewert van toepassing zijn op de erosieve werking van lavastromen in het algemeen afhangt van de vraag in hoeverre de nauwelijks gestolde onderliggende lagen op de Etna voldoende representatief zijn als model voor vulkaanflanken elders. De auteurs geloven dat het in acht nemen van mechanische erosie ook inzicht kan geven in de vorming van bekende kanaalvormige structuren op Venus en de maan.

Michiel van Nieuwstadt