Vergeleken met de supervulkaan was de zwaarste uitbarsting van dit millennium slechts kinderspel

Geologie Supervulkanen kunnen de aarde in een catastrofe storten. De laatste ‘superuitbarsting’ was 26.500 jaar geleden. Wat kunnen we nog verwachten?

De vulkaanuitbarsting op 15 januari 2022 van de Hunga Tonga-Hunga Ha’apei in de Stille Oceaan was weliswaar de tot nog toe zwaarste van dit millennium, maar het was nog steeds kinderspel vergeleken met de allerzwaarste uitbarstingen die zich op de aarde voordoen, die van de zogeheten supervulkanen. Vulkanologen gebruiken bij zulke uitbarstingen termen als ‘apocalyptisch’ en ‘catastrofaal’. De impact is enorm, mede doordat de as en zwaveldeeltjes in de lucht zich gaandeweg over grote delen van de wereld uitspreiden, zonlicht blokkeren en het klimaat afkoelen. Dat kan zorgen voor onder meer oogstverliezen en hongersnoden.

Wat zijn supervulkanen eigenlijk? Waar bevinden ze zich? En kunnen we binnenkort zo’n cataclysmische uitbarsting verwachten?

Uitbarsting Hunga Tonga-Hunga Ha’apei:

Ontstaan van vulkanen in het kort

Een vulkaan is een plek waar magma vanuit de diepte opwelt en aan het aardse oppervlak uitvloeit. Dat kan op twee manieren: rustig of explosief. Magma is gesmolten gesteente, vermengd met gassen en vloeistoffen. Magma beweegt van grote diepte omhoog, doordat het lichter is dan het omringende vaste gesteente en doordat de gassen in het magma uitzetten op weg omhoog (de druk neemt dan af). Op aarde ontstaan vulkanen op specifieke plekken. Vaak heeft het met de platentektoniek te maken. Waar twee aardplaten uit elkaar drijven, in oceanische of continentale korst, kunnen vulkanen ontstaan. Maar ook op plekken waar twee platen op elkaar zijn gebotst. Een gebied met veel vulkanen (en aardbevingen) is de Ring van Vuur, een hoefijzervormig, 40.000 kilometer lange regio met veel botsende en onder elkaar duikende tektonische platen. Daarnaast kunnen vulkanen ontstaan boven een mantelpluim, dat is een vanuit de diepe aardmantel opwellende kolom, relatief heet gesteente. Een vulkaan boven een mantelpluim heet een hotspotvulkaan. Een voorbeeld daarvan is Mauna Loa op Hawaï, de grootste actieve vulkaan op aarde. Op IJsland is het vulkanisme een combinatie van platentektoniek en de aanwezigheid van een mantelpluim.

Platentektoniek:

Welke soorten vulkanen zijn er?

Er zijn verschillende soorten vulkanen. Supervulkanen zijn meestal caldera-vulkanen, genoemd naar de grote, ringvormige verzakking die ontstaat als de vulkaan zijn enorme hoeveelheid magma heeft uitgestoten.

Categoriseren van vulkanen

Een veelgebruikte schaal om vulkaanuitbarstingen in te delen is de volcanic explosivity index, afgekort: VEI. De indeling is gebaseerd op het volume aan uitgestoten puin, lava en as. De schaal loopt van 1 tot 8. Zo stootte de Hunga Tonga-Hunga Ha’apei, een onderzeese vulkaan, vorig jaar bijna 2 km3 aan puin, lava, as en water ruim vijftig kilometer hoog de lucht in, het hoogst ooit gemeten. Tot een hoogte van zo’n 30 km had de aswolk een diameter van 600 km, daarboven werd hij kleiner. Hij zou heel Nederland, België en delen van Duitsland, Frankrijk en het Verenigd Koninkrijk onder een centimeters dikke asdeken hebben gelegd. De uitbarsting veroorzaakte een tsunami met 15 meter hoge golven, en schokgolven die over de hele wereld gemeten werden. Toch scoorde deze uitbarsting ‘slechts’ een 5 à 6 op de VEI-schaal. Supervulkanen horen in de categorie VEI 8. Het staat voor een uitstoot van meer dan 1.000 km3 (10×10×10km) aan puin, as en lava.



Waar komen supervulkanen voor?

Chili, Indonesië, Canada, Nieuw-Zeeland, de Verenigde Staten. Overal ter wereld vind je supervulkanen, ofwel op plekken waar platentektoniek plaatsvindt (of heeft plaatsgevonden), ofwel op plekken waar zich een mantelpluim bevindt (of heeft bevonden). Sommige supervulkanen hebben in hun leven vaker een VEI 8-uitbarsting gekend. Een bekend voorbeeld is Yellowstone in de VS. Daar deed zich 2,1 miljoen jaar geleden een superuitbarsting voor, daarna nog een keer 1,3 miljoen jaar geleden, en de laatste keer was 640.000 jaar geleden. In de kaart hieronder lijkt het daarom maar één keer voor te komen, maar dat is dus niet zo.

Supervulkanen die de afgelopen 2,5 miljoen jaar zijn uitgebarsten:

De witte lijnen zijn randen van tektonische platen

Wat maakt een vulkaan een supervulkaan? Wat is het effect?

Een supervulkaan is een vulkaan die ooit bij een uitbarsting meer dan 1.000 km3 lava, puin en as heeft uitgestoten. In de afgelopen 2,5 miljoen jaar is dat, voor zover nu bekend, 13 keer gebeurd. Dat schreven onderzoekers twee jaar geleden in een overzichtsartikel (in Nature Reviews Earth & Environment) over supervulkanen. Bekende voorbeelden van supervulkanen zijn Yellowstone in de VS, Taupo in Nieuw-Zeeland en Toba in Indonesië. Een supervulkaan stoot niet bij elke uitbarsting evenveel materiaal uit. De Taupo-vulkaan bijvoorbeeld in het noordelijk deel van Nieuw-Zeeland kende circa 26.500 jaar geleden een zware uitbarsting die is geclassificeerd als VEI-8. Sindsdien is hij nog zeker 26 keer uitgebarsten, maar die erupties vallen in de klasse VEI-2 tot VEI-6.

Het effect van een VEI-8-uitbarsting is catastrofaal. Gloedwolken met puin, stenen en hete gassen (tot wel 800 graden Celsius) razen over het landschap en kunnen de omgeving tot op honderden kilometers verbranden en verwoesten. De Taupo-uitbarsting 26.500 jaar geleden bedekte het Noordereiland in Nieuw-Zeeland onder een laag vulkanisch gesteente, op sommige plekken tot wel 200 meter. Een dikke aslaag sloeg neer over een nog veel groter gebied. Zo is het as op Antarctica aangetroffen. In hoeverre het klimaat toen is beïnvloed is niet duidelijk. Volgens de Amerikaanse Geologische Dienst hangt het klimaat-effect af van de hoeveelheid zwavel die vrijkomt, maar die is niet bij elke uitbarsting gelijk. Zo’n zware uitbarsting kan in ieder geval wereldwijd weerpatronen veranderen, en bijvoorbeeld de landbouw zwaar treffen. Het effect kan wel 10 tot 20 jaar nawerken.

Wanneer gaat het weer gebeuren? Hoe groot is de kans?

Statistisch gezien vindt grofweg elke 100.000 jaar ergens ter wereld een superuitbarsting plaats. Dat schreven geologen twee jaar geleden in een overzichtsartikel over supervulkanen, in het tijdschrift Nature Reviews Earth & Environment. Maar dat is slechts een gemiddelde, gebaseerd op betrekkelijk weinig uitbarstingen. Dus wat zegt het? De laatste vier superuitbarstingen vonden 26.500 (in Nieuw-Zeeland), 74.000 (Indonesië), 75.000 (Guatemala) en 86.000 jaar geleden (Japan) plaats. Teruggaand in de tijd was er vervolgens lange tijd niks. De eerstvolgende aanwijzingen van een oudere VEI 8-uitbarsting stammen van 350.000 (in Nieuw-Zeeland) en daarna van 631.000 jaar geleden (Lava Creek in Yellowstone in de Verenigde Staten).

Voorspellen van dit soort cataclysmische uitbarstingen kunnen vulkanologen (nog) niet, zo schrijven de wetenschappers. Daarvoor verschillen de vulkanen te zeer. Bij sommige bouwt de onrust zich over weken, maanden of jaren op voordat ze uitbarsten. Andere barsten acuut uit. De ene uitbarsting duurt dagen tot weken, andere houden maanden tot tientallen jaren aan. Soms stuwt het magma omhoog vanuit één ondergrondse ruimte, soms vanuit meerdere ‘magmalichamen’, die soms tegelijk, maar soms ook afwisselend materiaal aanleveren. En niet iedere uitbarsting van een supervulkaan is een VEI 8-uitbarsting. Hij kan ook zwakjes uitbarsten.

De laatste jaren worden VEI 7-uitbarstingen ook weleens superuitbarstingen genoemd, zoals die van de Campi Flegrei bij Napels, 39.000 jaar geleden. Wetenschappers voeren felle debatten of dat gewenst is of niet. Vulkanen die niet als klassieke supervulkanen te boek staan, vormen in ieder geval een veel grotere dreiging voor lokale samenlevingen, zegt Colin Wilson. Hij is eerste auteur van het overzichtsartikel en hoogleraar vulkanologie aan de Victoria University of Wellington in Nieuw-Zeeland. Hij zegt geen supervulkaan te kennen die „zonder veel aankondiging en opbouw” een toekomstige superuitbarsting zou kunnen geven. Hij noemt Yellowstone als voorbeeld. Volgens de Amerikaanse geologische dienst USGS is de kans buitengewoon klein dat Yellowstone de komende duizenden jaren een VEI 8-uitbarsting geeft. Als er al een supervulkaan uitbarst, zegt Wilson, zal het hoogstwaarschijnlijk een zwakke uitbarsting zijn. Hij ziet het gevaar eerder ergens anders vandaan komen: van niet-supervulkanen. Boven aan die lijst staat volgens hem de combinatie van de Campi Flegrei en de Vesuvius, de een ten westen van Napels en de ander ten zuidoosten ervan. In de regio wonen 3 miljoen mensen. Sinds 2009 meten vulkanologen verhoogde activiteit bij de Campi Flegrei. Wilson verwacht „binnen enkele decennia” een uitbarsting. Dat zal volgens hem eerder een uitbarsting zijn vergelijkbaar met die in 1538 n.Chr. (geschat op VEI-3), dan de zware van 39.000 jaar geleden (VEI 7 à 8).

Tekst en onderzoek
Marcel aan de Brugh
Visualisaties
Fokke Gerritsma en Roland Blokhuizen
Digitale vormgeving
Fokke Gerritsma
Eindredactie
Arlen Poort