Vulkaan barst uit na heel zware regenval

Vulkanologie Extreem zware regenval leidde ertoe dat een vulkaan op Hawaï uitbarstte. „Dit is vergelijkbaar met wat er bij fracking gebeurt.”

De Kilauea-vulkaan op Hawaï, gefotografeerd op 13 juni 2018. Het eerste kwartaal van 2018 was daar opvallend neerslagrijk.
De Kilauea-vulkaan op Hawaï, gefotografeerd op 13 juni 2018. Het eerste kwartaal van 2018 was daar opvallend neerslagrijk. Foto USGS/EPA

Hevige neerslag kan tot vulkaanuitbarstingen leiden. Dat concluderen de Amerikaanse onderzoekers Jamie Farquharson en Falk Amelung in Nature, naar aanleiding van de eruptie van de Kilauea-vulkaan op Hawaï, in mei 2018. De uitbarsting werd voorafgegaan door maanden van opvallend veel neerslag. Die verhoogde de grondwaterdruk zodanig dat de interne structuur van de vulkaan verzwakte en er grote hoeveelheden magma vanuit de diepte naar het oppervlak kwamen.

Van regen is al langer bekend dat die voor landverschuivingen kan zorgen en aardbevingen kan veroorzaken. Ook kan intense neerslag er bijvoorbeeld voor zorgen dat een deel van een vulkaan instort, of dat er lahars ontstaan: modderstromen met vulkanisch materiaal. Maar of hevige buien ook de magmabeweging in het binnenste van de vulkaan kunnen beïnvloeden, was tot nu niet onderzocht.

Een recordhoeveelheid regen

Farquharson en Amelung modelleerden voor hun onderzoek de poriënwaterspanning (de druk die in het grondwater heerst) in de Kilauea-vulkaan, in de maanden voorafgaand aan de uitbarsting op 3 mei 2018. Dat deden ze op basis van de gemeten regenval in die periode. Alleen al het eerste kwartaal van 2018 was opvallend neerslagrijk, met zo’n 2,25 meter regen – het langjarig gemiddelde in die tijd van het jaar is 0,9 meter. En van 14 op 15 april 2018 viel er op een naburig eiland in de Hawaï-archipel binnen 24 uur 1,26 meter: een record voor de gehele Verenigde Staten.

Dat zorgde voor de hoogste poriënwaterspanning in bijna vijftig jaar, net voorafgaand aan de eruptie, schrijven de onderzoekers. Tot drie kilometer diep werd de druk met 0,1 tot 1 kilopascal verhoogd. Dat is niet bijzonder veel, schrijft de Amerikaanse vulkanoloog Michael Manga in een begeleidende tekst in Nature, „maar zulke kleine drukverschillen kunnen wel net een significant verschil maken”. Het wás namelijk al een tijdlang onrustig, schijft Manga. Al 35 jaar lang, sinds 1983, sijpelde er magma weg via een aantal spleten aan de noordoostkant van de vulkaan. Maar pas op 3 mei 2018 ontstond er een grote uitbarsting in de zuidwestflank.

Om hun conclusies kracht bij te zetten, bestudeerden Farquharson en Amelung de timing van alle erupties van Kilauea sinds 1790. Daarvan bleek 60 procent plaats te vinden tijdens het regenseizoen, zelfs al is dat aanzienlijk korter dan het droge seizoen. Dat zou er inderdaad op kunnen wijzen dat regenval vulkanisme activeert, zegt ook Manga. „De mogelijkheid dat externe processen vulkaanuitbarstingen initieren is een geheugensteuntje dat vulkanen deel uitmaken van een dynamisch systeem. Zulke erupties kunnen klimaat en weer beïnvloeden, maar andersom kan regen ook tot erupties leiden.”

Grondwater in de krater

Volgens Bernd Andeweg, geoloog aan de Vrije Universiteit, is het principe dat Farquharson en Amelung beschrijven aannemelijk: „Dit is vergelijkbaar met wat er bij fracking gebeurt: daarbij wordt water in de grond ingespoten, zodat er scheurtjes ontstaan waardoor olie en gas kunnen vrijkomen.” Ook bij de Kilauea zou water breuken in de diepe ondergrond uit elkaar hebben gedrukt, waardoor magma naar het oppervlak kwam.

Eerdere speculaties over de uitbarsting in 2018 richtten zich vooral op grondwater in de krater boven op de vulkaan, zegt Andeweg. „Aan de oostflank van de Kilauea liep zoveel magma uit spleten dat het peil van het kratermeer aan de bovenkant van de vulkaan enorm zakte. Zelfs zover dat grondwater in de krater zou zijn gekomen.” Dat zou ook voor een explosievere uitbarsting kunnen hebben gezorgd. Maar die theorie is niet bevestigd, en nu komen Farquharson en Amelung dus met een alternatief.

Regenwater is door doorlaatbaar gesteente naar beneden gesijpeld

Andeweg: „Hun theorie klinkt logisch. Er is sprake van doorlaatbaar gesteente waardoor het regenwater naar beneden kan sijpelen, en van een hele natte periode die aan de uitbarsting voorafgaat. Het duurt een tijdje voordat het regenwater op een paar kilometer diepte kan komen, dat hebben ze allemaal netjes berekend.”

Toch zal het onderzoek niet tot baanbrekende nieuwe inzichten leiden, vermoedt Andeweg. „Niet overal ter wereld komen vulkanen voor in natte gebieden. En niet na elke regenbui heb je een vulkaanuitbarsting – het zal altijd gaan om een samenloop van factoren. Sowieso zijn er zoveel ándere factoren die een uitbarsting kunnen beïnvloeden. Kijk bijvoorbeeld naar de Stromboli, in Italië. Die heeft zo’n open krater dat er sprake is van getijdewerking in de magma – de uitbarstingen kunnen worden beïnvloed door de stand van de maan. Vulkaanuitbarstingen blijven complex, en we begrijpen nog lang niet alles.”