4.2 Vulkansk aktivitet og utbrudd

Fra stille lava til voldsom eksplosjon

Noen vulkanutbrudd er nesten fredelige -- på Hawaii kan turister stå og se på lava som renner sakte forbi. Andre er blant de mest katastrofale hendelsene naturen kjenner, som da Krakatau eksploderte i 1883. Hva er det som avgjør forskjellen?

Svaret ligger i to faktorer. Den første er magmaens viskositet -- hvor seig den er. Jo seigere magma, desto mer eksplosivt utbrudd. Den andre er gassinnholdet -- jo mer gass, desto større eksplosjonspotensial. De to henger sammen: når seig magma med høyt gassinnhold stiger mot overflaten, klarer ikke gassene å unnslippe. Trykket bygger seg opp som i en ristet brusflaske, helt til det smeller.

Det motsatte er et effusivt utbrudd -- et rolig, ikke-eksplosivt utbrudd der tyntflytende lava strømmer stille ut. Her slipper gassene lett ut av den lettflytende magmaen, så trykket bygger seg aldri opp. Effusive utbrudd er typiske for skjoldvulkaner med basaltisk magma.

Å måle en eksplosjon

Vulkanutbrudd faller grovt i to leirer. Effusive utbrudd gir rolige lavastrømmer fra lavviskos magma der gassene slipper lett ut -- typisk basaltisk, som på Hawaii og Island. Eksplosive utbrudd gir voldsom utkasting av materiale fra høyviskos magma der gassene er fanget under trykk -- typisk andesittisk eller ryolittisk, som Vesuv og Pinatubo.

For å sammenligne utbrudd bruker geologer VEI -- Volcanic Explosivity Index. Skalaen går fra 0 til 8 og bygger på volumet av utkastet materiale. VEI 0--1 er ikke-eksplosivt (under 0,01 km³, som Kilauea). VEI 2--3 er eksplosivt (Stromboli). VEI 4--5 er katastrofalt (Mount St. Helens). VEI 6--7 er kolossalt (Pinatubo, Krakatau). Og VEI 8 er superutbrudd med over 1000 km³ materiale (Yellowstone, Toba). Som Mohs skala for hardhet og Richters skala for jordskjelv er VEI et praktisk felles språk.

Hva vulkanen sender ut

Et utbrudd produserer tre hovedtyper materiale. Først lava -- smeltet bergart som når overflaten. Den kommer i flere varianter: pahoehoe-lava er glatt med en taulignende overflate, varm og tyntflytende; å-lava (blokklava) er ru og blokkete, kjøligere og tregere; og putelava danner puteformede strukturer fordi den størkner under vann, vanlig ved midthavsrygger.

Deretter tefra -- fast materiale slynget ut i lufta, sortert etter størrelse. Aske er finkornet (under 2 mm), lapilli er «små steiner» (2--64 mm), og bomber og blokker er store fragmenter (over 64 mm), der bomber er avrundet og blokker kantet.

Til slutt vulkanske gasser. Vanndamp dominerer (70--95 %), etterfulgt av karbondioksid (5--25 %). Svoveldioksid ($SO_2$) gir sur nedbør, og hydrogensulfid ($H_2S$) lukter råtne egg.

Den aller farligste følgesvennen er pyroklastisk strøm -- en dødelig blanding av varm gass, aske og bergartsfragmenter som raser nedover vulkanens sider med opptil 700 km/t og temperaturer på 200--700 grader. Det var en slik strøm som ødela Pompeii i år 79.

Når naturen advarer

Vulkanutbrudd har både primære og sekundære farer. De primære opptrer under selve utbruddet. Pyroklastiske strømmer er dødeligst, med 100--700 km/t og 200--700 grader. Lavastrømmer beveger seg saktere og ødelegger alt i sin vei, men folk rekker som regel å evakuere. Tefrafall kan få tak til å kollapse, skade luftveiene og er farlig for flytrafikk. De sekundære farene kommer etterpå: laharer -- vulkanske gjørmestrømmer av vann og vulkansk materiale -- kan rase langs elvedaler, slik som ved Nevado del Ruiz i 1985 der 23 000 mennesker omkom. Ustabile vulkansider kan også rase ut og til og med utløse tsunamier.

Det finnes likevel godt nytt: i motsetning til jordskjelv kan vulkanutbrudd ofte varsles. Varseltegnene er seismisk aktivitet (små skjelv fra magmabevegelse), deformasjon (vulkanen «puster» -- sveller eller synker), økte gassutslipp av $SO_2$ og $CO_2$, og temperaturendringer. Overvåkingen skjer med seismografer, GPS og tiltmetre, gassmålere, satellitter og termiske kameraer.

Et forbilledlig eksempel er Pinatubo på Filippinene i 1991. Vulkanen hadde ligget i dvale i 500 år, og mange bodde rundt den. Fra april begynte små jordskjelv, fulgt av dampeksplosjoner, økende $SO_2$-utslipp og svelling. Filippinske og amerikanske vulkanologer samarbeidet, definerte faresoner og evakuerte over 200 000 mennesker. Selve utbruddet 15. juni ble et VEI 6 -- ett av århundrets største -- med 10 km³ utkastet materiale og en askesky på 40 km høyde. Rundt 800 mennesker omkom, de fleste av takkollapser. Uten varslingen anslås det at over 20 000 ville dødd. Globalt ga $SO_2$ i stratosfæren 0,5 graders avkjøling i to år. Lærdommen: varsling virker når myndigheter lytter til ekspertene og handler raskt.

Oppsummering

Utbruddstypen styres av magmaens viskositet og gassinnhold: lavviskos magma gir rolige effusive utbrudd, mens seig, gassrik magma gir eksplosive utbrudd. Størrelsen måles med VEI-skalaen (0--8). Vulkaner produserer lava (pahoehoe, å, putelava), tefra (aske, lapilli, bomber) og gasser (mest vanndamp og $CO_2$).

Den dødeligste faren er pyroklastiske strømmer, og sekundære farer inkluderer laharer. I motsetning til jordskjelv kan vulkanutbrudd ofte varsles via seismikk, deformasjon og gassutslipp. Pinatubo 1991 viser hvordan god varsling og evakuering kan redde titusenvis av liv.