University Park, Pa. – A montserrati Soufriere Hills vulkán 19 hónapnyi inaktivitás után novemberben ismét aktívvá vált, és úgy tűnik, hogy a vulkáni tevékenység mintázata ott folytatódott, ahol abbahagyta, egy Penn State vulkanológusa szerint.
"Bár nem mindig ez a helyzet, ez a vulkán ugyanúgy ciklikus, lüktető módon folytatja kitörését, mint korábban" - mondja Dr. Barry Voight, a geotudományok professzora.
A Soufriere Hills vulkán 1996. szeptemberében, valamint 1997. június 25-én, augusztus 3-án, szeptember 21-én és december 26-án robbanásszerűen kitört. A kitörés minden esetben szorosan követte a láva kupola összeomlását.
A láva kupolák viszkózus, ragadós magmatömegek, amelyek magasan felhalmozódnak a szellőzőnyílás felett. Az ilyen lávakupolák kétféleképpen is meghibásodhatnak. Egyes esetekben a kupolák egyszerűen összedőlhetnek, mert megfelelő kupolanövekedés esetén a vastag, meredek lejtésű láva súlya végül meghaladja belső erejét, és a lávatömeg ekkor szétesik. A kupolák akkor is meghibásodhatnak, ha gázok halmozódnak fel a kupola alatt, és a gáznyomás szétterjed a kupolában, gyengíti azt, és elősegíti a meghibásodást.
Az első típusú meghibásodás általában lávatömb lavinát okoz, de a második típusú meghibásodás heves forró hamu- és gázviharokat generálhat, amelyek sok mérföldet utazhatnak, és mindent elpusztíthatnak, ami az útjába kerül.
"Az aktív vulkánokon végzett lávakupolák tanulmányozása ráébredt arra, hogy a kupolák az esetek nagy százalékában robbanásszerűen meghibásodnak" - mondja Voight. "Mivel a Soufriere Hills vulkán ismét túlnyomásos és kupolaképződési ciklusokon megy keresztül, ismét lehetőségünk nyílik a szeizmikus aktivitás és a túlnyomás figyelésére, valamint a gáznyomású kupola meghibásodásának matematikai modelljének finomítására."
Voight és Dr. Derek Elsworth, a geokörnyezetmérnöki professzor a Geophysical Research Letters legutóbbi számában számolt be modelljükről. A kutatók gázdiffúziós modelleket hoztak létre a gáz túlnyomásának kiszámítására a lávakupolákban. Ezeket a modellezett gáznyomásokat használták fel a stabilitási elemzésekben annak kimutatására, hogy a gázdiffúzió mélyen instabilitást okoz a kupolában.
A Soufriere Hills vulkán és más andezitvulkánok szellőzőnyílása közelében nyomás növekszik, mert ahogy a magma emelkedik és a nyomás csökken, az oldott víz felbuborékol az olvadékból, és a magma sokkal viszkózusabb lesz. Ez a viszkózus láva elzárja az utat, és a gáznyomás megnő.
A diffúziós modellek megmagyarázzák, hogy a magmában lévő gázok hogyan haladnak át szűk repedéseken és összefüggő pórusokon, hogy eloszlassák a nyomást a kupolában.
"Az általunk javasolt mechanizmus megmagyarázza, hogy egyes dómhibák miért nem lépnek fel az első impulzusnál" - mondja Voight."Időbe telik, amíg a gáznyomás szétoszlik a kupolán, és ez robbanásveszélyes kibocsátást okozhat sok órával vagy nappal azután, hogy az új láva első impulzusát észlelték."
A kutatók továbbra is együttműködnek a Montserrat vulkán obszervatóriummal, hogy szeizmicitás- és alakváltozásmérők segítségével értelmezzék a kupola viselkedését.
"1997-ben az obszervatórium körülbelül naponta egyszer ellenőrizte a vulkánból származó kén-dioxid gáz koncentrációját" - mondja Voight. "Sokkal gyakrabban kell figyelnünk ezt a gázt, mert a láva naponta többször előforduló impulzusok formájában préselődik ki, és a gáz olyan mennyiségben távozik, amely szinkronban van a lávakibocsátással. A megfigyelési erőfeszítéseket ehhez kell kapcsolnunk. időskála, hogy rögzítse az adott napon felszabaduló gáz változását. Ez a mennyiség a gáznyomás közvetlen mértéke."
A kén-dioxid megfigyelése távolról is elvégezhető, ami azért előnyös, mert a kráter peremének vállán lévő eredeti dőlésmérőket a kitörés tönkretette.
Egy másik terület, amelyet a kutatók szeretnének feltárni, maga a magma viselkedése.
"Nem tudunk annyit, mint amennyit tudnunk kell a részben folyékony, részben kristályos anyagok jellemző viselkedéséről" - mondja Voight. "Ezek a félfolyékony anyagok elég kristályosak ahhoz, hogy valóban megrepedhessenek, és bár folyhatnak, többnyire szilárd anyagok. Ezeknek az anyagoknak a szilárdsági és kúszási tulajdonságaira szükség van a stabilitás értékeléséhez, de nagyon kevéssé ismertek."
Az andezit magma, a Montserratban és sok más vulkán konvergens lemeztektonikus határain található lávatípusa 60-80 százalékban kristályos lehet, míg a Hawaiira jellemző baz altmagma többnyire folyékony. Ezenkívül az andezit magma a felszín alatt fél mérföldön belül ezerszer viszkózusabb lehet, mint három mérfölddel lejjebb, mivel az olvadékkristályosodás során feloldódott víz a magma felemelkedése közben kibuborékol.
A Voight és Elsworth által a Soufriere Hills vulkánhoz javasolt mechanizmus bármely andezit vulkán lávakupoláira alkalmazható, amely túlnyomásos gáznak van kitéve. Az andezit vulkánok a leggyakoribb típusok a Földön, és a legnagyobb veszélyt jelentik a Csendes-óceán peremén és a Földközi-tengeren található nagy populációk számára. Montserrat jövőjét illetően a kutatók kevésbé biztosak.
"A vulkán korábban egy 30 éves szeizmikus válságciklusban volt, ami a földalatti magmatevékenységhez kapcsolódott, amely soha nem érte el teljesen a felszínt" - mondja Voight. "De most úgy tűnik, hogy a vulkán nyitott rendszerrel rendelkezik, és még nem tudjuk megmondani, mikor áll meg, vagy ha egyszer megáll, mikor indul újra."
