Vulkanisme + Yellowstone

Deel 1

Vulkanen in het algemeen

Geschiedenis van het vulkanisme

Doel van dit onderdeel is om aan de hand van voorbeelden uit het verleden aan te tonen hoe desastreus vulkanisme kan zijn. Natuurlijk zijn er in het verleden al veel uitbarstingen geweest dus dit zal dan ook maar een kleine greep zijn uit het totaal. We zullen van een aantal bekende erupties een voorbeeld geven.

Mount Saint Helens - stratovulkaan

Mount Saint Helens is een grote stratovulkaan gelegen in West-Amerika, die tot uitbarsting kwam op 18 mei 1980. Dit volgde na een stille periode van 123 jaar. Vanaf maart in het jaar 1980 worden er rondom de vulkaan vele aardschokken per dag gemeten. Eind maart begon de vulkaan, na een hevige ontploffing, te roken. Tijdens de maand april werd de vulkaankrater door vele explosies groter gemaakt. Ook deed er zich een aanhoudende tremor voor. Met tremor wordt bedoeld, regelmatige schokken die veroorzaakt worden door opstijgend magma in de pijpen. Dit betekende dus dat er nieuw magma door de vulkaan stroomde. Het opstijgende magma zorgde ook voor grote vervormingen aan de vulkaan. Dit resulteerde onder andere in een uitstulping op de vulkaantop van 200 meter hoog.
Uiteindelijk besloot de staat Washinton tot ontruiming van het omliggende gebied.

Foto boven voor de explosie en onder na de explosie
Op 18 mei vond de gigantische uitbarsting uiteindelijk plaats. De opzwelling die was ontstaan op de vulkaantop verdween door een krachtige beving. De hele noordkant van de vulkaan stortte in waardoor een grote puinstroom ontstond. De druk in de vulkaan die erg sterk was toegenomen kwam opeens vrij, waardoor twee explosies ontstonden. Er ontstond ook een pyroclastische wolk. Die kan ontstaan door uitstoot onder relatief lage druk van magma dat veel gas bevat. Wanneer dit gebeurt kan er zich een gloeiend hete wolk vormen die vergelijkbaar met een lawine van de berghelling afrolt. Dit was bij de Mount Saint Helens ook het geval. De pyroclastische wolk baande zich een weg de noordwand af, alles vernietigend wat het op zijn pad tegenkwam. Op hetzelfde moment begint de sneeuw en ijs te smelten en dat vormt samen met de as een hete modderstroom. Dit wordt ook wel een lahar genoemd.

Door de kracht van de explosies en de bijkomende puinlawines, modderstromen, drukverplaatsingen en een pyroclastische wolk zorgde de eruptie voor een totale verandering van het landschap. Over een oppervlak van 600 vierkante kilometer werden alle bomen ontworteld en het aanzicht van de vulkaan is, zoals op de afbeelding te zien, totaal verandert. Daarnaast werden ook nog vele dieren gedood en een zestigtal mensen.

Etna – schildvulkaan

De Etna op het Italiaanse eiland Sicilië is een vulkaan die vooral door zijn uitbarsting in 1669 bekend is geworden. Bij deze uitbarsting hebben veel mensen de dood gevonden, doordat de lava zich over een heel groot oppervlak verspreidde. We gaan het hier echter niet over deze uitbarsting hebben maar over een uitbarsting uit 1991. Deze is echter minstens zo interessant, omdat hier met succes werd geprobeerd de lavastroom om te leiden.

Bij de Etna ligt de stad Zafferana. Tussen 1991 en 1992 deed er zich weer een nieuwe eruptie voor. Aanvankelijk maakte de bevolking zich geen zorgen, de Etna was een actieve vulkaan, maar de lavastromen haalden nooit het stadje. Deze keer was de stroom echter een stuk groter. Met bulldozers en graafmachines probeerden de bewoners een dijk te bouwen. Deze dijk kon de lavastromen tot aan april 1992 tegenhouden. Ondertussen had zich, een stuk lager op de helling, een nieuwe tunnel gevormd. Door het verblijf in de tunnel kon de lava zeer hoge temperaturen halen en daardoor zeer vloeibaar kon worden. De oplossing was om de stroom om te leiden waardoor de lava de tunnel wel moest verlaten en hierdoor niet deze hoge temperaturen kon halen. Als dit zou lukken dan zou de lava al gestold zijn voordat het Zafferana kon bereiken. Er wordt besloten om de tunnel te versperren met betonblokken van 1 en 3 ton. Na een aantal pogingen kon de stroom vertraagd worden en was het gevaar afgewend.

Dit toont dus ook aan dat bij de meer voorspelbare en zich langzaam voltrekkende erupties zich lang niet altijd een doemscenario hoeft te voltrekken. Door op tijd in te grijpen kon men hier een ramp voorkomen.

Heimaey - spleetvulkaan

Even na middernacht sliep het merendeel van de bewoners op het IJslandse eiland Heimaey. Om 2 uur ’s nachts werd de politie gealarmeerd. Er zou een vulkaan op uitbarsten staan. Eenmaal ter plaatste bleek dat er een spleeteruptie met een lengte van 1600 meter magma de lucht in spoot, wat soms wel een vuurgordijn tot 150 meter hoogte kon leiden. De lava stroomt gelukkig in de goede richting en de vrijgekomen as werd ook door de wind de goede kant op gevoerd. De bewoners werden snel geëvacueerd met boten die nog in de haven lagen. Doordat de spleet zich ook over een gebied dat onder zeeniveau lag verspreidde ontstonden er freatomagmatische explosies. Dit zijn explosies die veroorzaakt worden door het samenkomen van magma en grondwater. De wind bedelfde het dorp nu onder de as. Op sommige daken lag een laag as van wel drie meter dik. Door dit gewicht stortten de daken in.

Gelukkig voor de bewoners waren er 300 vrijwilligers achter gebleven op Heimaey, in de hoop zo veel mogelijk van het plaatsje te kunnen redden. Deze mensen waren er dan ook getuige van toen de lava stroom van richting veranderde en recht op Heimaey afkwam. De lavastroom stroomde de haven in, met als gevolg dat de haveningang afgesloten zou worden en de bewoners hun voornaamste bron van inkomsten zouden verliezen.

De vrijwilligers begonnen toen water over de lava te spuiten waardoor het sneller zou stollen. Vier maanden ging dit voort, totdat eindelijk de lavastroom stopte. De bewoners konden weer terugkeren en langzaam hun dorpje weer tot stand brengen.

Soorten vulkanen

Als je het over vulkanen hebt dan kan je over zes soorten praten, die soms ook weer onderverdeeld zijn onder andere namen of groepen maar het komt altijd neer op de volgende: Je hebt de samengestelde vulkaan, ook wel stratovulkaan genoemd, de spleetvulkaan, schildvulkaan, koepelvulkaan, slakkenkegel en de calderavulkaan. Van deze zes zijn er maar enkele echt bekend, zoals de veel voorkomende stratovulkaan (de Vesuvius) en de schildvulkaan (de Etna).

De vulkanen zullen nu één voor één behandeld worden, met omschrijvingen en voorbeelden, nadat er is uitgelegd wat een vulkaan precies is.
Een vulkaan bestaat over het algemeen uit gestold magma dat uit de grond is omhooggekomen en dat zich door de eeuwen heen heeft opgehoopt tot een enorme berg. Deze berg noem je de vulkaan en binnenin een vulkaan zit dan ongeveer in het midden een kraterpijp die magma naar buiten kan voeren zodat het verandert in lava. De meeste vulkanen lijken op een kegelvormige berg maar er zijn uitzonderingen, die hieronder ook vermeld zullen staan.

Stratovulkaan:

De stratovulkaan, ook wel samengestelde vulkaan, ontstaat door een opeenhoping van lagen met gestold lava en as, vandaar ook de naam samengestelde vulkaan. Stratovulkanen zijn meestal groot in omvang en zeer hoog, met meestal een laag eeuwige sneeuw op de toppen, die vaak boven de 2500 meter liggen. Ze nemen vaak ook een redelijk groot oppervlakte in beslag van ongeveer 1000 km2, met ongeveer een inhoud van 400 km3.
De stratovulkaan is een vulkaan die uitbarst door middel van een grote ontploffing, en heeft meerdere kraterpijpen om magma af te voeren. Als een stratovulkaan ontploft komt hierbij veel as en gesteente vrij, omdat het magma in de vulkaan kleverig is en voor verstoppingen zorgt in de kraterpijp. Als deze vervolgens onder hoge druk komt te staan, ontstaat er een enorme explosie, die kan zorgen voor een pyroclastische wolk met rampzalige gevolgen.
Een goed voorbeeld van zo’n uitbarsting was Pompei in de oudheid, waarbij talloze mensen om het leven kwamen doordat een stratovulkaan zonder enige waarschuwing ineens ontplofte. Tegenwoordig wordt een uitbarsting van die omvang en door een stratovulkaan nog steeds een Pliniaanse uitbarsting genoemd. Stratovulkanen ontploffen door de hoge druk in de meerdere kraterpijpen, en dus een grote eruptie heeft met grote kans op een pyroclastische wolk. Dit komt door de hoge druk die ontstaat in de kraterpijpen, en het feit dat dit type vulkaan meerdere kraterpijpen heeft wil ook een handje meehelpen aan de ontploffing, omdat er vervolgens magma uit alle pijpen kan stromen.

Slakkenkegel:

De slakkenkegel is bijna dezelfde vulkaan als de stratovulkaan, alleen heeft de slakkenkegel maar één kraterpijp over het algemeen en is hij iets minder gevaarlijk. De slakkenkegel bestaat ook uit lagen gestold lava en vulkanische as en pyroclastische stof. De vulkaan is meestal iets kleiner in omvang en hoogte dan de stratovulkaan. De slakkenkegel heeft dezelfde soort eruptie als een stratovulkaan, alleen heeft deze meestal minder druk en is het magma in de magmakamer iets dunner, waardoor een eruptie niet catastrofaal is en er egen pyroclastische wolk ontstaat.

Calderavulkaan:

Over een calderavulkaan valt weinig te vertellen, je kan het zien als een babyvulkaan die ontstaat als een oude vulkaan na een explosie in elkaar zakt en er vervolgens door de nog aanwezige magma langzaam aan een nieuwe vulkaan wordt gevormd in de krater van de vorige. Een voorbeeld van een calderavulkaan is de El Chichón, in Zuid- Mexico, die een hoogte heeft van 1060 meter en voor het laatste een uitbarsting heeft gehad in 1982.

Schildvulkaan:

De schildvulkaan komt ook redelijk veel voor op de wereld, bijvoorbeeld de Kilauea op Hawaï en de Etna. Deze vulkanen zijn redelijk ‘tam’ voor zover je een vulkaan tam kunt noemen en zorgen niet voor grote ontploffingen omdat het magma dat in de magmakamer zit dun is en er geen hoge druk is in de kamers van de vulkaan. Hierdoor kan het lava er vrijelijk uitstromen, en zo een groot oppervlakte in beslag nemen, waardoor een schildvulkaan nogal groot is qua oppervlakte, maar niet qua hoogte.
De naam van de vulkaan legt ook uit waarom, omdat de vulkaan op een oud Romeins schild lijkt.

Spleetvulkaan:

Een spleetvulkaan ontstaat wanneer twee (meestal) oceanische platen uit elkaar drijven en er een scheur ontstaat waar magma uitstroomt. Deze vulkaansoort komt veel voor op IJsland, vandaar dat het ook wel de IJslandse vulkaan wordt genoemd. De lava van de spleetvulkaan is vaak dun en vormen over een groot oppervlakte een heel lavadek, dat bestaat uit basalt.

Koepelvulkaan:

Een koepelvulkaan is een vulkaan met een steile bolle helling die is ontstaan door dikke lava dat snel is afgekoeld. Koepelvulkanen zijn vaak slapend en onschuldig, en kunnen ook geen grote ontploffingen voortbrengen, omdat de lava daarvoor te dik is en er niet veel druk in de kraterpijp ontstaat.

Spatkegels:

Spatkegels zijn niet veel voorkomend maar er zijn er wel enkele van in de wereld dus moeten ze ook vermeld worden.De spatkegels worden gevormd door kleine erupties die ervoor zorgen dat het lava niet stroomt maar verdeeld word in stukjes, de spatten, en deze spatten de lucht in schieten. Als ze neerkomen vormen ze weer een geheel als lava stroom die snel stolt en zo zorgt voor een redelijke steile helling.

Vulkaantypes

Naast de soorten vulkanen zijn vulkanen over het algemeen ook in te delen in verschillende types. De namen van deze types worden gekozen uit vulkanen die al een keer zijn uitgebarsten op een eigen manier van doen, dus zo krijg je vijf verschillende types. Het type waar een vulkaan bij hoort ligt aan het materiaal dat vrijkomt bij een uitbarsting en de grootte van de magmahaard onder de vulkaan.

Hawaïtype:

Bij het hawaïype zie je bij een vulkaan vaak versmolten slakkenkegels. Deze ontstaan nadat een vulkaan is uitgebarsten en verschillende lagen vloeibare, hete lavastukken versmelten tot een groot geheel, waardoor je een kegelvorm krijgt. Deze vormingen zie je over het algemeen zoals al vernoemd bij de soorten vulkanen die op Hawaï voorkomen.

Strombolitype:

Bij het strombolitype, de meest voorkomende, zie je vaak bommen de lucht in vliegen en het lava loopt tot aan de rand van de krater door. Hierna krijg je dus een opeenstapeling van de bommen, blokken en slakken rond de krater.

Vulcanotype:

Als een vulkaan van het vulcanotype tot een eruptie komt, gaat dit gepaard met een grote explosie. Als de vulkaan eenmaal tot bedaren is gekomen stolt de lava die is neergekomen, maar dit staat onder zeer hoge druk, waardoor dit op een later tijdstip kan ontploffen en grote stukken magma de lucht in kan slingeren. Bij een eruptie van het vulcanotype zie je ook vaak bommen met een glasachtige buitenkant en een kern van schuimig gesteente. De broodkorstbom komt hier ook vandaan, omdat na de inslag van een bom het gevaarte uit elkaar barst door de hoge interne druk.

Peléetype/ Pliniaans type:

Bij het Peléetype ontstaat in de kraterpijp een prop die onder hoge druk komt te staan en later tot een ontploffing zal komen. Als de prop niet weggeduwd kan worden in de explosie zal het magma op een andere manier een uitgang vinden door via een zijpijp naar buiten te gaan, en zo een stuk van de vulkaan af te blazen. Het Peléetype vormt ook de structuur voor een stratovulkaan op de langere termijn.

Naast de gewone vulkanen heb je ook nog de zogenoemde hotspots en andere dingen die met vulkanen te maken hebben. Hotspots zijn magmahaarden op de bodem van de oceaan die constant in werking zijn en ervoor zorgen dat er magma naar het aardoppervlak stroomt en afkoelt. Doordat deze magmahaarden zich niet bewegen, maar de platen erboven wel, krijg je eilandvorming op de plek boven de magmahaard, met als voorbeeld de eilanden van Hawaï, die zich in een lijn van elkaar bevinden, en langzaam opschuiven om ruimte te maken voor een volgend eiland.
Naast de hotspots zijn er ook nog de lahars, de hete modderstromen die veroorzaakt kunnen worden als een vulkaan uitbarst en het regent op dat moment, of dat de sneeuw van de toppen van de berg smelt, en in het laatste geval het water van een kratermeer bovenop de berg dat smelt zodra de vulkaan tot uitbarsting is gekomen. Lahars zijn zeer gevaarlijk omdat ze een sterke stroming veroorzaken en alles meenemen wat ze tegenkomen, waardoor de stroming alleen maar gevaarlijker wordt. Huizen en gebouwen verdwijnen in zo’n stroom en ook vele mensen al door de jaren heen.

Het ontstaan van vulkanisme

Om het ontstaan van vulkanisme te begrijpen moeten we eerst iets weten over de aardkorst. De aardkorst is namelijk niet één groot geheel, maar bestaat uit verschillende platen die langzaam langs elkaar bewegen. Dit wordt de platentektoniek genoemd. Om te begrijpen waarom de platentektoniek in verband staat met het vulkanisme zullen we eerst de platentektoniek uitleggen.

De aarde is opgebouwd uit een aantal bolschillen: de kern, de mantel en de korst.
Het binnenste gedeelte van de kern is vast, het buitenste gedeelte licht vloeibaar. Om de kern heen ligt de mantel. De mantel bestaat uit de binnen en de buitenmantel. De binnenmantel is een vaste stof terwijl de buitenmantel taai-vloeibaar is, dat wil zeggen: het gedraagt zich als een vaste stof maar tegenover langdurige en constante krachten als een vloeistof. Bovenop de buitenmantel ligt uiteindelijk nog de aardkorst. De aardkorst is in vergelijking met de kern en de mantel zeer dun.

Het buitenste deel van de mantel dat taai-vloeibaar is wordt de asthenosfeer genoemd. Op de asthenosfeer ‘drijven’ zes grote en tien kleinere platen. Deze platen worden de aardkorst genoemd. Dit geheel samen is de lithosfeer. Door de asthenosfeer kunnen de platen bewegen. De asthenosfeer beweegt door de inwendige warmte van de aarde. Op bepaalde gebieden komt het hete magma van de mantel in langgerekte zones omhoog. Boven in de mantel botst het tegen de lithosfeer en stroomt het horizontaal naar twee kanten weg. Wanneer het hete magma hoger komt koelt het ook af en zal daardoor zwaarder worden. Doordat het zwaarder wordt daalt het magma weer naar een dieper gelegen plek en wordt daar weer opnieuw verwarmd. Deze kringlopen worden convectiestromen genoemd. De aardkorst verplaatst zich als het ware als een lopende band over de convectiestromen.

Zoals te zien is wordt in het gebied waar de convectiestromen naar boven komen de aardkorst omhoog gedrukt. Zo ontstaan mid-oceanische ruggen. Doordat de platen hier van elkaar af bewegen (divergentie), ontstaat hier een nieuwe aardkorst van gestold magma. Dit soort gebieden waar divergentie optreedt, worden gekenmerkt door ondiepe aardbevingen en rustig vulkanisme. Op deze manier bewegen de platen hoogstens enkele decimeters per jaar. Naast divergentie kunnen platen ook nog convergeren en transversaal bewegen. Convergentie is de grootste veroorzaker van vulkanisme.

Bij convergentie bewegen twee platen naar elkaar toe. Hierbij is het belangrijk of het over een oceanische of een continentale plaat gaat. Er zijn drie mogelijkheden: een oceanische en een continentale plaat botsen, twee oceanische platen botsen of twee continentale platen die botsen.

Botsing tussen een oceanische en een continentale plaat

Bij een botsing tussen een oceanische en een continentale plaat zal de oceanische plaat onder de continentale plaat duiken. Dit komt omdat de soortelijke massa van de oceanische plaat hoger is dan die van de continentale plaat. De plaats waar de oceanische plaat onder de continentale schiet wordt de subductiezone genoemd. Deze plek is te herkennen aan een diepzeetrog. De diepzeetrog is een veel dieper gedeelte in de zee dan de diepte van het gebied eromheen.

De oceaanbodem kan soms wel vele honderden kilometers onder het aardoppervlak schieten. Op ongeveer honderd kilometer diepte begint de oceanische korst te smelten. Door de lage soortelijke massa van de oceaanbodem ontstaan opstijgende bellen magma. Een groot deel van de magmabellen blijft in de aardkorst steken. Een ander deel wat wel aan de oppervlakte komt vormt vaak een strook vulkanische eilanden. Het vulkanisme wat hier bestaat is een stuk heviger dan bij midoceanische ruggen. Ook kunnen er zware aardbevingen voorkomen doordat de oceanische plaat met stoten onder de continentale plaat schiet.

Botsing tussen twee continentale platen

Op continentale platen liggen schilden. Dit zijn stabiele delen van de aardkorst van minstens 500 jaar oud. Bij een botsing tussen twee continentale platen vormt zich tussen deze schilden een plooiingsgebergte zoals de Alpen. Echter bestaat hier geen vulkanisme, maar er kunnen wel veel aardbevingen voorkomen.

Botsing tussen twee oceanische platen

Bij een botsing tussen twee oceanische platen duikt de oudste van de twee platen onder de andere. Dit komt doordat de oudste plaat het meest afgekoeld is en dus zwaarder is. Dit heeft tot gevolg dat er een vulkanische eilandenboog ontstaat met een diepzeetrog.

Transversale beweging

Hierbij schuren twee platen langs elkaar. Doordat de verschuiving langs de breuk met horten en stoten gaat doen zich in een dergelijk gebied veel aardbevingen voor.

Hot spots

Zoals tot nu toe beschreven ontstaan vulkanen bij de scheidingslijn van twee platen. Toch zijn er ook vulkanen die midden op een plaat liggen. Deze intraplaat-vulkanen liggen ver van de gebieden met magmaproductie.

Dit soort vulkanisme wordt verklaard door de aanwezigheid van opstijgende warmte in de mantel. Deze opstijgende warmte smelt door de basis van de plaat en komt aan de oppervlakte. Dit resulteert in vulkanisme. Een hotspot ontstaat op ongeveer 2900 km diepte, daar ligt de magmakamer. Doordat dit in het onderste deel van de mantel is beweegt de magmakamer dus niet mee met de platen. Door de verschuiving van de plaat zal de vulkaan op een gegeven moment buiten het bereik van de magmakamer komen. De vulkaan stopt hierdoor zijn activiteit en boven de magmakamer zal zich een nieuwe vulkaan vormen. Hierdoor ontstaat een vulkanenrij zoals Hawaï.

Observatie van vulkanen en voorspellingsmethoden

Vulkanen worden overal in de wereld nauwkeurig in de gaten gehouden, en dan met name de actieve vulkanen, omdat men geen tweede Pompeï of Mount St. Helens wil hebben of een andere soortgelijke ramp. Hiervoor gebruikt men zeer goed opgeleide mensen, en dure apparatuur om alles nauwkeurig in de gaten te houden. Nadeel alleen is dat armere landen met vulkanen vaak deze apparatuur niet kunnen betalen en dus enigszins onbeschermd zijn tegen een mogelijke vulkaanuitbarsting.
De belangrijkste manieren om vulkanen in de gaten te houden en een mogelijke eruptie te voorspellen gebeurt met een seismograaf en vanuit de lucht met satellieten.

Seismometer:

Een seismometer werkt door trillingen in de grond te meten volgens de wet van Newton. Er zijn twee verschillende seismografen: 1 horizontale en 1 verticale. Voor de meting van een beving zijn drie seismografen nodig: 1 verticale voor de opwaartse bewegingen en twee horizontale voor de noord- zuid en oost- west bewegingen. Zo registreren de seismografen een trilling in de grond en wordt vastgesteld waar deze zich bevindt en in welke richting hij gaat. Als een vulkaan magma omhoog duwt zullen bevingen ontstaan en naarmate er meer magma omhoog wordt geduwd, zal het magma grotere schokken veroorzaken en dit valt af te lezen op de seismograaf, door middel van de naald die uitslaat mocht er zich een trilling voordoen.

Trillingsmeter:

Ook maakt men gebruik van trillingsmeters, die hetzelfde principe hebben als een seismograaf alleen bestaan uit drie potten, gevuld met water of kwik met een graadverdeling erop die de trilling meten van veranderingen in de grond.

GPS (Global Positioning System):

Satelliet is een nieuwe manier om vulkanen in de gaten te houden en is nog niet geperfectioneerd. De satellieten kijken neer op aarde door middel van Global Positioning System (GPS) en houden op die manier veranderingen in het aardoppervlak in de gaten in de buurt van vulkanen.
Als laatste wordt er nog gekeken naar de gas- en stoomuitstoot van een vulkaan. Dit wordt zeer nauwkeurig in de gaten gehouden omdat het een goede voorspelling weergeeft als er meer gas en stoom ontsnapt uit de fumarolen (uitlaat) van een vulkaan, waaruit blijkt dat er magma omhoog geduwd wordt. Betrouwbaar is het inde gaten houden van gas en stoom uitstoot echter niet, omdat er ook wel een vals alarm wordt gegeven door een vulkaan, maar desalniettemin moet er wel rekening mee worden gehouden. Deze methoden worden over het algemeen in combinatie met elkaar gebruikt om een zo goed mogelijke uitslag te geven over de activiteit van een vulkaan.

Deel 2

Yellowstone Park

Yellowstone park

Nu we het verschijnsel vulkanisme voldoende hebben uitgelegd komen we bij de kern van ons verslag. De supervulkaan die gelegen is in Yellowstone Park. Deze vulkaan wordt ook wel een supervulkaan genoemd. Dat wil zeggen dat dit een vulkaan is die in het verleden al heeft aangetoond zeer verwoestend te zijn bij een uitbarsting. We gaan een flinke stap terug in de geschiedenis, zodat we een goed beeld krijgen van de kracht van deze vulkaan. Ook willen we graag naar de huidige situatie kijken en of een uitbarsting in de korte toekomst tot de mogelijkheden behoort. Tot slot willen we graag bekijken wat de gevolgen van een uitbarsting zijn.

De laatste uitbarsting van een supervulkaan was in Toba. Dat was 75000 jaar geleden. Deze explosie was 10.000 keer zo krachtig als de explosie van Mount Saint Helens in 1980. Duizenden kubieke kilometers as werden de lucht in gestoten. Dit vormde één grote wolk, zo groot dat over de hele aarde al het zonlicht werd geblokkeerd. Zelfs op meer dan 5.000 kilometer van de vulkaan was meer dan 35 cm as neergedaald. De regen zou zijn vergiftigd door de as dat het zwart en zeer giftig was. De mensheid moet toen bijna uitgestorven zijn.

Supervulkanen vertonen veel verschillen met normale vulkanen. Supervulkanen zijn altijd caldera’s in tegenstelling tot het meest gangbare type bij een normale vulkaan, de stratovulkaan. Bij een normale vulkaan komt het magma van diep onder de aarde omhoog en komt in de vulkaanpijp waar het zich ophoopt en dan uiteindelijk een explosie veroorzaakt. Bij een supervulkaan komt het magma ook van diep onder de aarde, maar het gaat zich ophopen vlak onder de oppervlakte. De rotsen worden gesmolten door het magma, hierdoor wordt het magma extreem dik en kleverig. De kleverigheid zorgt ervoor dat de vulkanische gassen die normaal een eruptie veroorzaken niet weg kunnen komen. Dit proces gaat vele honderdduizenden jaren door waardoor een enorme magmakamer ontstaat, waarbij de druk in de magmakamer groter en groter wordt.

Geschiedenis van de uitbarstingen in Yellowstone

In de geschiedenis van de supervulkaan in Yellowstone park zijn een aantal uitbarstingen geweest die een enorme impact op de wereld hebben gehad en de vorming van het gebied rondom Yellowstone. Er zijn naar vermoeden drie grote uitbarstingen geweest, en een vierde zou er aan moeten komen. Bij deze erupties was de explosie zo groot, dat het omliggende gebied vervolgens erin is gestort en zo een caldera heeft achtergelaten van 65 bij 80 kilometer. De grootste uitbarsting was 2,1 miljoen jaar geleden. De vulkaan ontploft een keer in de 600 000 jaar, en we zijn ondertussen 640 000 jaar verder van de vorige uitbarsting, dus het is wachten op de volgende uitbarsting.

In de geschiedenis is het gebied nogal verplaatst omdat het een hot spot is. De Amerikaanse plaat beweegt zich richten het zuidwesten. Het vreemde hieraan is dat de hotspot niet in de zee ligt maar onder een continent, een zeer zeldzaam verschijnsel dat nergens anders op de wereld zo duidelijk voorkomt, en al helemaal niet een supervulkaan tot gevolg heeft gehad. De vulkaan geeft een enorme eruptie een keer in de 600- tot 800 000 jaar.

Het Yellowstone Plateau is tot stand gekomen door de uitbarstingen in het verleden. Elke grote uitbarsting van de hot spot heeft voor een caldera gezorgd. De drie laatste caldera’s zijn nog duidelijk zichtbaar in het landschap en vormen samen het Yellowstone Plateau. Dit plateau ligt op een hoogte van 2 400 meter en vormt de scheiding tussen het noorden en het midden van de Rocky Mountains.

De erupties in het verleden moeten een desastreus effect hebben gehad. Het figuur hieronder geeft dat mooi aan. Te zien is dat de krachtigste eruptie 2,1 miljoen jaar geleden heeft plaatsgevonden. De gevolgen die deze eruptie moet hebben gehad zijn onvoorstelbaar. Een groot deel van Amerika moest zijn bedekt met vulkanische as en in een groot gebied rondom de vulkaan moet alles verwoest zijn geweest. Verder zijn de gevolgen van een dergelijke uitbarsting over de hele wereld merkbaar in de vorm van extreme temperatuurdaling en verduistering. Het figuur geeft het volume aan uitgestoten as aan. De bovenste drie kubussen zijn uitbarstingen uit het verleden van Yellowstone. Het kleinst zichtbare kubusje is de Mount Saint Helens.

De caldera waarin zich het huidige park bevindt en waar zich weer een nieuwe magmakamer onder heeft gevormd is lang geleden ontstaan. Hoe ontstaat zo’n caldera nou eigenlijk? Daarvoor moeten we 640 000 jaar in de tijd teruggaan, terug naar de meest recente eruptie. De eruptie wordt veroorzaakt door een zeer hoge druk in de magmakamer. Uiteindelijk wordt de druk te hoog en spuit het magma eruit, waar het als lava op het aardoppervlak komt. Nu zitten we simpel gezegd met een lege magmakamer. Het dak van de magmakamer stort in en de grond verzakt dus.

Uit het verleden zijn een aantal feiten voor de toekomst af te leiden. Zo is het zeker dat Yellowstone in de toekomst opnieuw zal uitbarsten. Aan de andere kant zullen we nooit weten wanneer, voorspellen is zo goed als onmogelijk. Verder mogen we nu we deze informatie kennen hopen dat de volgende grote uitbarsting nog even op zich zal laten wachten. We zullen als mensheid compleet machteloos staan tegen zulk natuurgeweld.

Huidige situatie

Korte inleiding

Nadat we deze geschiedenis hebben bekeken is het natuurlijk interessant om te bekijken hoe het park er nu bij ligt. Yellowstone is namelijk een nationaal park geworden. Het is zelfs het eerste nationale park ter wereld. Op 1 maart 1872 heeft het zijn naam gekregen.

Yellowstone Park gelegen in de Amerikaanse staat Wyoming, heeft een oppervlakte van bijna 9.000 vierkante kilometer. De gemiddelde hoogte van het park is 2.440 meter. Door de vulkanische activiteit bevat Yellowstone meer dan 10.000 warme bronnen en meer dan 200 geisers. Het grootste gedeelte bevat echter uit bos en er is een grote verscheidenheid aan diersoorten te vinden. Yellowstone is dan ook een van de mooiste stukken natuur ter wereld, dat per jaar meer dan drie miljoen keer wordt bezocht.

Wat niet veel mensen weten die Yellowstone bezoeken is dat ze eigenlijk rondlopen op een supervulkaan. In feite is het park één grote caldera met een doorsnede van 65 km. Deze caldera is het restant van een uitbarsting lang geleden.

Geisers

Yellowstone bevat dus meer dan 200 geisers, maar hoe kan dit natuurverschijnsel nou mogelijk zijn? Om dit te verklaren moet je weten dat een geiser ontstaat door de opwarming van water. Het oppervlaktewater stroomt langzaam de grond in waar het verwarmd wordt door rotsblokken, die op hun beurt weer verwarmd worden door magma. Het verschil tussen een geiser en een normale warme bron ligt in de structuur. De geiser staat door middel van een soort buis in contact met het oppervlak. De buis staat op zijn beurt via een aantal zijkanaaltjes verbonden met meerdere waterreservoirs.

Wanneer een geiser zich vult koelt het bovenliggende water af. Het water wat onder in de geiserbuis ligt wordt verwarmd. Het is algemeen bekend dat koude lucht daalt en warmte lucht stijgt. Hetzelfde principe geldt voor water. Het is echter voor het koude water niet mogelijk om te dalen omdat de geiserbuis nogal smal is. Het koude water drukt dus als het ware op het warme water. Hierdoor raakt het water superverhit; het blijft vloeibaar bij temperaturen boven het kookpunt. Uiteindelijk wordt de temperatuur zo hoog dat het water toch begint te koken. Vanaf dit moment stijgen er bellen stoom op die kleine hoeveelheden water uit de geiser spuiten. Omdat stoom meer ruimte inneemt dan water, zal het bovenste water uiteindelijk met grote kracht uit de geiseropening worden geperst. Het proces herhaalt zich daarna weer.

Geisers hebben niet een eeuwige duur. Na verloop van tijd kan de bodem afkoelen en zal de geiser uiteindelijk verdwijnen.

Dierenleven

Naast de geisers maakt ook de grote verscheidenheid aan diersoorten Yellowstone Park interessant. Er leven teveel dieren om op te noemen maar het gaat van antilopen tot schapen en van wolven tot geiten. Deze dieren leven hier niet vanwege de vulkanische activiteit. Een ander levend wezen wel, al is het op microscopische grootte. Deze micro-organismen die ‘Thermophiles’ genoemd worden, leven in de gloeiend hete waterpoelen.

Toen in 1960 de eerste onderzoekers naar Yellowstone gingen dacht men dat hoogst mogelijke temperatuur voor een levend iets 73 graden was. Dat was totdat ze de ‘Thermophiles’ vonden. ‘Thermophiles’ zijn een soort bacterie die kunnen leven tussen de 50 en 90 graden Celsius. De beestjes voeden zichzelf aan de oxidatie van zwavel. Hierdoor daalt ook de Ph waarde van het water en zo worden de gebieden waar deze bacteriën leven zeer giftig.

De verscheidenheid aan de kleuren van de bronnen in Yellowstone danken hun kleuren aan deze bacteriën. Het hangt echter niet allen van de soort bacteriën af, maar de kleuren zijn ook een reactie van de bacterie op zonlicht.

Leven zoals we nu kennen zou voor zo’n drie biljoen jaar geleden ontstaan kunnen zijn in gebieden met een extreem hoge temperatuur. Dit leven zou zich in de hete bronnen miljoenen jaren lang zich verder kunnen ontwikkelen. Het zou zelfs kunnen dat deze ‘Thermophiles’ de voorloper zijn van het huidige leven op aarde.

Aardbevingen

Op Yellowstone komen elke dag een serie aardbevingen voor. Elk jaar zijn dit ongeveer 1.000 tot 3.000 aardbevingen. De meeste aardbevingen zijn te zwak om te voelen maar toch bevestigen ze de activiteit van Yellowstone Park. Hieronder een lijstje met aardbevingen in de buurt van Yellowstone Park over een periode van drie dagen. Bij magnitude is de kracht van de aardbeving te zien. Wat opvalt is dat het allemaal kleine aardbevingen zijn.

RECENT YELLOWSTONE REGION EARTHQUAKES LOCATED BY THE UNIV. OF UTAH
DATE-(UTC)-TIME LAT(N) LON(W) DEP MAG COMMENTS
yy/mm/dd hh:mm:ss deg. deg. km Ml
06/01/12 00:10:23 44.75N 110.94W 8.0 0.7 8.3 mi NW of Madison Junc.
06/01/12 00:56:37 44.81N 110.80W 1.2 0.2 7.2 mi NW of Norris Junc.
06/01/12 01:50:37 44.75N 110.93W 7.3 -0.1 7.8 mi NW of Madison Junc.
06/01/12 16:24:25 44.73N 110.99W 9.2 0.6 7.1 mi NE of W. Yellowstone
06/01/12 20:44:22 44.73N 110.99W 9.3 -0.1 7.4 mi NE of W. Yellowstone
06/01/13 20:33:37 44.78N 110.84W 2.6 0.6 8.0 mi WNW of Norris Junc.
06/01/14 02:04:22 44.63N 110.39W 4.6 1.0 4.4 mi NNW of Fishing Bridge
06/01/14 06:22:53 44.59N 110.64W 3.9 1.1 10.4 mi SSE of Norris Junc.
06/01/15 01:42:09 44.59N 110.68W 3.1 0.8 9.6 mi ESE of Madison Junc.
06/01/15 01:42:50 44.59N 110.67W 4.6 0.6 9.9 mi SSE of Norris Junc.
06/01/15 01:43:02 44.58N 110.66W 11.5 1.2 10.7 mi SSE of Norris Junc.
06/01/15 01:49:42 44.80N 110.98W 7.7 1.4 11.2 mi NNE of W. Yellowstone
06/01/15 10:11:41 44.80N 110.98W 8.1 0.2 11.4 mi NNE of W. Yellowstone
06/01/15 19:33:19 44.59N 110.68W 2.0 1.5 9.7 mi ESE of Madison Junc.
06/01/15 19:38:58 44.59N 110.57W 13.5 1.1 9.7 mi W of Fishing Bridge

Ondanks dat sommige aardbevingen door stijgend magma en heet grondwater worden veroorzaakt, de meeste ontstaan door de plaatselijke breuken in de aardkorst. Bewegingen langs deze breuken is de reden van het grootste aantal van de aardbevingen.

Geologen hebben aangetoond dat er binnen de caldera van Yellowstone geen aardbevingen kunnen optreden die krachtiger zijn dan 6,5 magnitude. Dit komt doordat de gesteenten binnen de caldera opgewarmd worden door de vulkaan. Hierdoor schuren ze de dus wat makkelijker bij elkaar langs.

Ook aardbevingen van buitenaf kunnen invloed hebben op de caldera. In november 2002 beefde de grond in Alaska met een kracht van 7,9 op de schaal van richter. Op het eerste gezicht lijkt het verschil met een beving van 6,5 op Yellowstone zelf niet zo groot, dat is wel het geval. De schaal van richter is namelijk logaritmisch. Dat wil zeggen dat bij een toename van 1.0 de kracht van de aardbeving 10 keer zo sterk is. De energie die bij deze aardbeving vrijkwam zorgde ervoor dat er honderden kleine aardbevingen ontstonden in Yellowstone Park. Door deze aardbevingen veranderde het ondergrondse systeem van Yellowstone waardoor nieuwe geisers ontstonden.

Spectaculaire bezienswaardigheden

Zoals uit de tekst hierboven al een beetje af te leiden is, is er veel te zien in Yellowstone. Het is dan ook een spectaculaire toeristenbestemming. Tot nu toe zijn we nog niet echt diep op deze bezienswaardigheden ingegaan terwijl ze toch erg interessant zijn en ook goed om te zien dat het park zoveel meer is dan alleen een eeuwenoude vulkaan. Daarom zullen we één voor één een aantal typische kenmerken van het park bijlangslopen.

Absaroka Range

Absaroka Range is een overblijfsel van vroegere vulkanische activiteiten. Deze vulkanische activiteit heeft gezorgd voor een gebergte, de Absaroka Range. Het gebied reflecteert de vulkanische activiteit die in het verleden rond Yellowstone heeft plaatsgevonden.

Gibbon Falls

De Gibbon Falls is een 26 meter hoge waterval lopend over de Yellowstone Caldera rand.

Mammoth Hot Springs

Deze geisers zijn bewijs aan de oppervlakte van de vulkanische activiteit rondom Yellowstone. Ze liggen buiten de Yellowstone caldera maar worden toch veroorzaakt door dezelfde magmatische activiteit die zorgt voor de warmwaterbronnen en geisers binnen de caldera.

Old Faithful

De bekendste bezienswaardigheid van Yellowstone Park is de Old Faithful. Dit is een geisers, die populair is geworden omdat hij zo vaak voorspelbaar uitbarst. Hier heeft hij ook zijn naam aan te danken.

Yellowstone Lake

Het Yellowstone Lake is ontstaan door de laatste uitbarsting, 600 000 jaar geleden. De magmakamer onder de grond explodeerde en stortte daarna in. Zo is een caldera ontstaan, die gedeeltelijk vol is gelopen met waterstromen. Hierna is de lava die was vrijgekomen ook gestold en zo is het meer ontstaan.

Wat zijn de gevolgen van een uitbarsting?

Om deze vragen te beantwoorden hebben we informatie opgezocht tijdens de volcano night enige tijd geleden op Veronica. Er zijn namelijk nogal wat factoren die meespelen bij een uitbarsting van Yellowstone, en als het ook daadwerkelijk ontploft is dit waarschijnlijk catastrofaal en zijn de effecten mondiaal. Er is een computermodel gemaakt dat laat zien wat er gebeurt als Yellowstone tot ontploffing zou komen. Het model is helaas niet beschikbaar om als plaatjes te laten zien, dus moet het zo uitgelegd worden. Dit model is samengesteld aan de hand van uitbarstingen die vroeger hebben plaatsgevonden en door vergelijkingen te maken met de grootte van de Mount Saint Helens, om zo tot een redelijk goed oordeel te komen. Er moet overal rekening mee gehouden worden, van de vorm van de vulkaan tot de grootte van de magmakamer.

Zone 1:

Mocht Yellowstone tot een eruptie komen, dan wordt in ieder geval een enorm gebied van 10 000 km2 verwoest, en alles binnen een straal van 100 km zal sterven. Dit is slechts het begin van de ontploffing, en dan is de pyroclastische wolk nog maar half meegerekend. De pyroclastische wolk zal namelijk zorgen voor een enorme brandende lawine die met een snelheid van het geluid het land over kan razen. Hier is dus helemaal niks tegen te doen en degenen die hierin worden gevangen zullen onmiddellijk sterven door verbranding, waarbij hoogstens te botten overblijven. Het aantal doden in de pyroclastische zone, de eerste zone, zal liggen op ongeveer 87 000 mensen. Op onderstaand plaatje van de pyroclastische stroom kan je zien hoe groot zoiets is. Deze is van de Mount Saint Helens, en de wolk heeft een piek van 20 kilometerhoog. Als die zou gebeuren met Yellowstone, zou de wolk 50 kilometer hoog zijn, en vele malen groter. De magmakamer onder Yellowstone park is dan ook aanzienlijk groter. Mount Saint Helens heeft namelijk een magmakamer van 2 kubieke km, maar die van Yellowstone een van maar liefst 25 000! kubieke kilometer. Een eruptie die vele malen groter zou zijn dus.

Zone 2:

In de tweede zone is de dodelijke factor de enorme hoeveelheid as die vrij zal komen bij een ontploffing. Vulkanische as is niet zomaar as, maar het reageert op alles in zijn omgeving, is zeer snel verplaatsbaar en zal bijna alles verwoesten binnen een straal van 1000 km. Dit komt omdat de as dus zo multifunctioneel is om het zo maar te stellen. De asregens zullen dagen doorgaan, en daarmee de daken bedekken, waardoor deze in zullen storten onder het gewicht, waarbij 1 op de 3 mensen zal omkomen. Ook gaat as in elektronische apparatuur zitten en in motoren van vliegtuigen bijvoorbeeld, wat voor verstoppingen zorgt en vervolgens een vliegtuig neer kan halen als het niet uit de aswolk terechtkomt. Het grootste probleem waar de fall out van as voor zal zorgen zal het probleem zijn dat mensen niet meer kunnen ademen. Door het inademen van de giftige as krijg je ten eerste stoffen binnen die zeer schadelijk voor het lichaam zijn, en daar komt nog bovenop dat het zeer slecht voor je longen is om dat as ten eerste zeer scherpe deeltjes bevat en ten tweede de as gaat klonteren zodra het in je longen gaat komen omdat het in aanraking komt met lichaamsvocht. Op deze manier komen je longen langzaam vol te zitten met verstoppingen waardoor je op het laatst niet meer kunt ademen en zult sterven.
Er zitten nog meer nadelen aan de fall out. Mocht het ook nog eens gaan regenen dan krijg je een van de gevaarlijkste natuurverschijnselen in de wereld, namelijk een lahar. Een lahar is zoals al eerder vermeld een dodelijke modderstroom dat alles en iedereen meeneemt in zijn verwoestende stroming.

In totaal zullen er zo’n 500 000 mensen sterven door toedoen van de asregens en de gevolgen daarvan. Naast de verwoestende kracht van de vulkaan zelf en de doden die vallen bij een eruptie, inclusief de gevolgen, is er nog een veel ernstiger zaak aan de hand mocht Yellowstone ooit tot een eruptie komen.
Bij een eruptie ontstaat namelijk niet alleen een lavastroom en een pyroclastische wolk, maar er gebeurt nog veel meer.

Luchtvervuiling (zone 3):

Als voorbeeld komt er een zeer hoge concentratie fluor in de lucht, wat op de lange termijn gevolgen kan hebben bij mensen die door de grote hoeveelheid fluor getroffen worden. Deze fluor trekt de lucht namelijk in en wordt eolisch, dat wil zeggen dat het door de wind wordt meegevoerd, tot honderden kilometers verderop. Mensen ademen dit vervolgens in en dit heeft zware gevolgen voor het menselijk lichaam. Er ontstaat botvervorming wat kan leiden tot mankheid en vergroeiingen, maar ook kan leiden tot de dood als het zich te ver uitzaait door het lichaam heen. Als Yellowstone tot een eruptie zou komen, zou dit gas zich over de hele wereld verspreiden en een groot deel van de wereldbevolking infecteren, wat veelal zal leiden tot de dood in de Derde Wereld landen, omdat daar niet genoeg maatregelen zullen zijn om hier tegenin te gaan.

IJstijd (zone 4):

Het grootste mondiale gevolg van een eruptie van Yellowstone Park zou een nieuwe ijstijd betekenen. Deze ijstijd ontstaat als volgt: mocht de vulkaan tot een eruptie komen dan komt er naast het eerdergenoemde fluor ook zwavelzuur in de lucht. Deze zwavelzuur zal zo’n hoge concentratie zwavel bezitten dat het zich binnen enkele weken over de hele wereld zal hebben verspreid. Doordat het zwavel zo dik is en een dichte massa heeft zal het blijven plakken in de hogere sferen van de lucht, waardoor het een deken zal vormen die bijna geen zonlicht meer door kan laten. De lucht zal dan jaren niet meer blauw zijn maar een gele gloed hebben, of het zal totaal bewolkt zijn. Als het dan gaat regenen zal het een vreselijk zure regen zijn die niet van korte duur is. Landschappen zullen onherstelbaar worden aangetast door het zuur waardoor nog meer oogsten verloren zullen gaan en de gehele wereldbevolking met een voedseltekort zou komen te zitten. Daarnaast is er nog de ijstijd, die zeker niet van korte duur zal zijn. In de hogere streken van de wereld, Europa en de VS zal de temperatuur gemiddeld zo’n 12 graden dalen, waardoor er gedurende een jaar of 3 overal sneeuw zou liggen, het hele jaar door. In de tropen is het nog erger, daar zal de temperatuur met 15 graden dalen, wat inhoudt dat er geen moesson meer ontstaat, waardoor een groot deel van de wereldbevolking zonder water komt te zitten. Alle dierenleven in de tropen zal sterven, mede als de flora die in zeldzame streken voorkomt. Dit is alleen niet een enorme zorg, want de overlevenden zullen niet gaan zitten nadenken hoe het zit met een enkele plant of een enkel dier dat al dan wel of niet meer leeft.

De Voorspelling

Al bovengenoemde gevolgen zullen ook daadwerkelijk gebeuren wanneer Yellowstone tot een eruptie komt, en er is niks wat men er aan kan doen. Rampenplannen van tegenwoordig zijn meer gericht op een bomaanslag of iets anders wat met de mens zelf te maken heeft en veroorzaakt. Een dergelijke natuurramp is niet te overzien en zal complete gebieden van de kaart vagen. Men zal zich hier nooit op kunnen voorbereiden, en met de huidige technologie is er ook niet een manier om te voorspellen wanneer de vulkaan tot uitbarsting zal komen.
De vulkaan toont namelijk symptomen van een uitbarsting, en mochten deze symptomen voorkomen bij een andere vulkaan, zoals bijvoorbeeld de Mount Saint Helens, dan wordt er een rampenplan in werking gesteld. Nadeel bij Yellowstone is dat het alle verschijnselen heeft van een eruptie die voor de deur staat, alleen doet de vulkaan dit al 10 000 jaar, en dit kan nog eeuwen doorgaan. Wetenschappers kunnen dus op dit moment niet zeggen wanneer de uitbarsting op handen is, tenzij er zich misschien een nieuw symptoom van een uitbarsting voordoet. De vulkaan kan dus over enkele dagen of weken ontploffen, of het kan nog een 10 000 jaar duren voordat hij ontploft. In het laatste geval zijn wij er inmiddels al niet meer en is het de zorg van een ander om te kijken wat die ermee kan doen, en zal de technologie ongetwijfeld verder zijn om het misschien wel te voorkomen. Dit is alleen van latere zorg, en wij kunnen allemaal maar hopen dat de vulkaan niet een eruptie tevoorschijn tovert.

Conclusie

Vulkanisme is dus een fenomeen dat vooral langs de randen van platen lopen. Toch zijn er enkele uitzonderingen zoals de hot spot. Vulkanen komen ook in alle soorten en maten voor en zijn lang niet allemaal even gevaarlijk. De risico’s die een vulkaan met zich meebrengt hangen vooral af van de voorspelbaarheid en het type vulkaan.

Wat de vulkaan onder Yellowstone betreft, hier zal altijd dreiging van uit blijven gaan. Elk moment kan een supereruptie plaatsvinden en de gevolgen zullen niet te overzien zijn. De onvoorspelbaarheid van de vulkaan is ook erg groot, dus we zullen nooit op tijd gewaarschuwd zijn, mocht dat in het geval van een superuitbarsting nog nut hebben.