Etna onder de scanner

Onderzoekers op de Etna zagen de uitbarsting van oktober 2002 al lang aankomen. Michiel van Nieuwstadt

Nieuwe scans van de Etna laten zien hoe gasrijk magma in de vulkaan omhoog kwam, precies onder de twee plaatsen waar zij vanaf 27 oktober 2002 uitbarstte. Een team van geofysici onder leiding van Domenico Patanè gebruikte 45 seismische meetstations op de flanken van de vulkaan en 712 bescheiden aardbevingen in de periode van 10 augustus 2001 tot 18 januari 2003 om een zeer gedetailleerd seismische ‘film’ te maken van veranderingen in het binnenste van de vulkaan (vierdimensionale seismische tomografie).

Op de beelden is te zien dat vloeibaar gesteente met explosieve gassen vanaf twee maanden voor de uitbarsting schuin omhoog komt in het zuidelijk en noordoostelijk deel van de berg. Het magma dat zich door het binnenste van de berg dringt, leidt precies naar de plaatsen van de uiteindelijke flankerupties. De timing van de uitbarstingen kunnen de vulkanologen echter nog niet verklaren (Science, 11 augustus).

“Wij geven een beeld van wat er precies in een vulkaan gebeurt voor en tijdens een uitbarsting”, aldus Patanè in een e-mail. “Maar onze beelden alleen zijn niet voldoende om een eruptie te voorspellen. Daartoe moeten we onze data real time verwerken en integreren met gegevens over gronddeformaties, veranderingen in gravitatievelden en de analyse van de chemische samenstelling van lava.”

Patanè is verbonden aan het nationaal instituut voor geofysica en vulkanologie in Catania, op Sicilië aan de voet van de Etna. Volgens een commentaar in Science van Gillian Foulger, verbonden aan de universiteit van Durham zetten de Italianen ‘een belangrijke stap in de richting van een bruikbaar model voor het terugbrengen van vulkaangevaar’.

De methode van Patanè berust op een verschil in de snelheid waarmee twee typen aardschokken arriveren bij meetstations op de berg. Op de plaatsen waar het gasrijke magma omhoog kwam, nam de verhouding tussen de voortplantingssnelheden van drukgolven en tranversale golven duidelijk af. Dat verschil is te verklaren doordat het magma vier volumeprocent aan vluchtige gassen zoals koolstofdioxide, zwaveldioxide en stoom bevat. Daarin plaatsen de drukgolven zich sneller voort.

driesprong

Kennis over de Etna is niet zonder meer toepasbaar op andere vulkanen zoals de Merapi op het Indonesische eiland Java, of de Mayon op de Filippijnen waar afgelopen week tienduizenden mensen zijn geëvacueerd uit vrees voor een explosie. De Mayon ligt in een subductiezone, een plaats waar een oceanische schol wegduikt onder een continentale. De Etna daarentegen ligt nabij een driesprong van continentale schollen: de Euraziatische, de Afrikaanse en de Adriatische. De lavastroom naar de Etna is constanter dan de stroom naar deze Aziatische vulkanen. Waarom begrijpen vulkanologen nog niet.

Patanè: “Anders dan de Merapi of de Mayon is Etna in de afgelopen decennia bijna continu actief geweest. Toch wordt hij niet als bijzonder gevaarlijk beschouwd. Bij de meeste erupties van de Etna wordt lava uitgespuugd, maar dat gaat doorgaans niet gepaard met explosies. Maar Etna heeft ook heftige explosies gekend. Ook de flankeruptie van oktober 2002 tot januari 2003 die wij beschrijven, was relatief explosief.”

Gillian Foulger waarschuwt dat het niet bij elke vulkaan duidelijk zal zijn wat een afwijking in de snelheid van de verschillende golven veroorzaakt. In de studie van Patanè spelen opgeloste gassen een belangrijke rol, maar de ratio tussen beide snelheden kan ook veranderen door verschillen in minerale samenstelling van het gesteente, dichtheid of druk.

Foulger heeft zelf de vierdimensionale tomografie toegepast op Mammoth Mountain in Californië. Op de flanken van deze vulkaan stierven bomen in brede stroken bos. Foulger toonde aan dat de boomsterfte aan het oppervlak van de vulkaan kon worden toegeschreven aan de migratie van in gesmolten gesteente opgelost CO2 naar de flanken van de berg.