Sommigen geloven dat vulkaanuitbarstingen worden veroorzaakt door het noodlot. Anderen geloven dat een vulkaanuitbarsting een teken is dat een berg van streek is omdat de omwonenden gezondigd hebben.

Maar de wetenschap heeft een andere verklaring.

Vulkanen zijn kanalen die ondergronds gesmolten gesteente, magma genaamd, van de aardkorst naar het aardoppervlak brengen. Deze kanalen hebben vormen als kegels, schilden of caldera’s. Onder een vulkaan ligt een magmakamer, een reservoir van één groot lichaam van gesmolten gesteente.

Het is de toegenomen magmabeweging binnen een vulkaan die een uitbarsting veroorzaakt. Deze bewegingen worden veroorzaakt door verschillende processen die zich onder, binnen en boven de magmakamer afspelen.

Bodem van de magmakamer

Vulkanen die in subductiezones liggen – waar de bewegende platen van de aarde op elkaar botsen, waardoor de ene plaat onder de andere zakt – krijgen een gestage injectie van nieuw gesmolten gesteente in de magmakamer.

Onder de magmakamer smelt de hitte van de kern van de aarde bestaande gesteenten gedeeltelijk tot nieuw magma. Dit verse gesmolten gesteente zal uiteindelijk in de magmakamer terechtkomen. Wanneer de kamer, die reeds met een bepaald volume is gevuld, het nieuwe magma niet meer kan bevatten, zal het overschot door uitbarstingen worden uitgestoten.

Dit proces voltrekt zich gewoonlijk in cycli, zodat het mogelijk is erupties te voorspellen die erdoor worden veroorzaakt. De Papandayan-berg op West-Java, waar de Euraziatische en de Indo-Australische plaat samenkomen, heeft een cyclus van 20 jaar en kan in 2022 uitbarsten. De laatste uitbarsting was in 2002.

De tijd tussen de uitbarstingen hangt af van hoe snel het gesteente smelt, wat wordt beïnvloed door de snelheid van de zinkende plaat. De aarde heeft verschillende subductiezones en de subducterende platen bewegen doorgaans met een constante snelheid van maximaal 10 centimeter per jaar. Voor Papandayan is de snelheid van de Indo-Australische Plaat die onder de Euraziatische Plaat subduceert ongeveer 7 cm per jaar.

Binnenin de magmakamer

Activiteiten binnenin de magmakamer kunnen ook erupties veroorzaken. In de magmakamer kristalliseert het magma als gevolg van de dalende temperatuur. Het gekristalliseerde magma, dat zwaarder is dan het halfvloeibare gesmolten gesteente, daalt af naar de bodem van de kamer. Dit duwt de rest van het magma omhoog, waardoor de druk op het deksel van de kamer toeneemt. Een uitbarsting vindt plaats wanneer het deksel de druk niet langer kan houden. Ook dit gebeurt in cycli en kan worden voorspeld.

Een ander belangrijk proces binnen de magmakamer is wanneer magmamengsel zich mengt met omringende gesteenten. Dit proces wordt assimilatie genoemd. Wanneer magma beweegt, treedt het in wisselwerking met gesteenten op de bekleding van de kamer.

Soms hebben vulkanen paden waarlangs het magma naar de oppervlakte kan stromen. Maar als die er niet zijn, zal het magma zich naar een gebied met minder druk persen. Hierdoor kunnen de wanden rond de kamer instorten.

Stel je voor dat je een baksteen in een emmer vol water laat vallen. Het eerste wat zou gebeuren is dat er water uit de emmer zou spatten.

Het spatten van magma dat door de instortende kamerwand wordt veroorzaakt, zal een uitbarsting veroorzaken. Uitbarstingen als gevolg van dit proces zijn moeilijk te voorspellen.

Boven de magmakamer

Erupties kunnen ook ontstaan door drukverlies boven de magmakamer. Dit kan door verschillende dingen worden veroorzaakt, zoals een afname in dichtheid van gesteenten boven de kamer of het smelten van ijs boven op een vulkaan. Een tyfoon die een vulkaan in kritieke toestand passeert, kan de kracht van een uitbarsting ook verergeren.

Rots die de magmakamer bedekken kunnen geleidelijk zachter worden als gevolg van veranderingen in de minerale samenstelling. Een afname van de dichtheid van bedekkingsgesteenten maakt ze uiteindelijk niet meer in staat de druk van het magma op te houden.

Wat veroorzaakt deze mineralogische verandering? Soms vertonen vulkanen scheuren in het oppervlak waardoor water kan binnensijpelen en met magma in contact kan komen. Wanneer dit gebeurt, treden hydrothermale veranderingen van gesteenten op, die tot uitbarstingen leiden.

Waar het magma de vulkaan verlaat is ook belangrijk. Als lava of pyroclastische rotsen door de zijkant van een vulkaan naar buiten komen, kan de zwaartekracht ervoor zorgen dat dat gedeelte van de vulkaan instort, waardoor een plotseling verlies van de bedekkingsdruk optreedt. Grote uitbarstingen gebeuren meestal momenten na het instorten van een sector.

Smelting van gletsjers

De opwarming van de aarde kan meer uitbarstingen veroorzaken doordat gletsjers boven op vulkanen smelten. Als grote hoeveelheden ijs bovenop vulkanen smelten, neemt de druk boven de magmakamer af. Magma zal opstijgen om een nieuw evenwicht te vinden en een uitbarsting te veroorzaken.

Een studie heeft aangetoond dat de enorme uitbarsting van de Eyjafjallajökull in IJsland in 2010 hierdoor werd veroorzaakt. IJsland verliest naar schatting 11 miljard ton ijs per jaar, dus er kan nog meer bijkomen.

In 1991 beleefde Mount Pinatubo op de Filippijnen een grote uitbarsting toen tyfoon Yunya de vulkaan en zijn omgeving trof. Pinatubo was al aan het rommelen, maar de tyfoon verergerde de kracht van de explosie.

Door de hoge snelheid van de tyfoon verloor het gebied er omheen veel druk. Als gevolg daarvan werd de luchtkolom boven de vulkaan meegesleurd in het pad van de tyfoon. Mount Pinatubo ondervond een verandering van druk en een grote uitbarsting was onvermijdelijk.

Gezien de belangrijke rol die magma speelt bij het op gang brengen van vulkaanuitbarstingen, kan een nadere bestudering van magma helpen deze spectaculaire natuurverschijnselen te voorspellen.