Wat drijft echt de spectaculaire vulkaanuitbarstingen van IJsland aan?

De meest recente vulkanische episode van IJsland op het Reykjanes schiereiland, die eeuwen zal duren, begon met een enorme magma die net onder het oppervlak ophoopte. Dit is de bevinding van een nieuw onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Nature uitgevoerd door een internationaal team van onderzoekers uit de Verenigde Staten, Zweden en IJsland.

Nieuwe bevindingen suggereren dat de uitbarsting van 2021 op het Reykjanes schiereiland van IJsland magma omvatte dat gevormd was uit de korst in plaats van direct uit de mantel, waarmee eerdere aannames werden weerlegd. Geochemische analyses geven aan dat de lava een korstbron heeft, met vergelijkbare magma-gedragingen die werden waargenomen bij andere recente wereldwijde uitbarstingen.

Aanvankelijk werd gedacht dat de recente lava's op het Reykjanes schiereiland rechtstreeks uit de mantel waren uitgebarsten, maar geochemisch bewijs toont aan dat de magma afkomstig is van ondergrondse smelting van de aardkorst als gevolg van de 'Fagradalsfjall branden' die in 2021 begonnen. Dit werd ontdekt door onderzoekers in een internationaal team van de Universiteit van Californië, Scripps Institution of Oceanography San Diego, het Departement Aardwetenschappen aan de Universiteit van Uppsala en de Universiteit van IJsland in Reykjavik.

Lava-uitbarsting van dikke lavabult in de buurt van de Sundhnúkur krater in april 2024. Credit: Valentin Troll

Het bemonsteren van de uitgebarsten lava's op regelmatige tijdstippen maakte een gedetailleerde tijdreeksanalyse van geochemische signalen mogelijk. Deze laten zien dat het begin van de uitbarsting werd gevoed door magma die al enige tijd in de korst verbleef, in tegenstelling tot de initiële hypothese voor magma-opstijging direct vanuit de mantel. De resultaten werden op 31 juli gepubliceerd door het internationale onderzoeksteam in het tijdschrift Nature.

Het onderzoeksteam heeft basaltische lavas van andere recente vulkaanuitbarstingen naast IJsland bestudeerd. Deze omvatten de uitbarsting van 2021 van de Tajogaite vulkaan op het eiland La Palma op de Canarische Eilanden en de uitbarsting van 2022 van de Mauna Loa, op Hawaï. Ze hebben soortgelijke magma's ontdekt die zich onder La Palma ophopen.

“Systematisch bemonsteren van lava en daaropvolgende analyse van veranderingen in de samenstelling in het laboratorium helpt om te ontcijferen wat de vulkaan op diepte voedt,” aldus eerste auteur James Day, professor in de Geowetenschappen aan het Scripps Institute of Oceanography. “Het is een beetje zoals regelmatig metingen nemen van iemands bloed. In dit geval zijn de 'bloedvaten' van de vulkaan de gesmolten lava die er zo spectaculair uit komt,” voegt hij toe.

Valentin Troll, Professor in Petrologie aan de Universiteit van Uppsala. Credit: Mikael Wallerstedt

Eerder studies hadden gesuggereerd dat de Fagradalsfjall branden waren uitgebarsten vanaf het oppervlak zonder interactie met de korst. Het team gebruikte de isotopische samenstelling van het element osmium om te begrijpen wat er onder de vulkaan gebeurde. De aarde kan worden opgedeeld in een reeks lagen. Het diepste gedeelte is de metalen kern. De oppervlaktelagen zijn de atmosfeer, de oceaan en de rotsachtige korst.

Alle mensen leven op de korst, die wordt gedomineerd door gesteentetypen zoals graniet of basalt zoals die gevonden worden in de lavas van IJsland. Tussen de kern en de korst bevindt zich de uitgestrekte mantel van de aarde. In deze mantellaag treedt smelting op om de magmas te produceren die vulkanen voeden, zoals die in IJsland. Osmium is een zeer waardevol metaal, vergelijkbaar met platina of palladium. Wat opmerkelijk is aan osmium is dat een van de isotopen ervan wordt geproduceerd door het radioactief verval van een ander waardevol metaal, rhenium. Omdat de elementen zich anders gedragen tijdens het smelten, is een van de elementen, rhenium, verrijkt in de aardkorst, terwijl het andere dat niet is.

Het team kon aantonen dat de lava's van 2021 besmet waren door korst, terwijl de lava's van 2022 dat niet waren. Ze concluderen dat de vroegste lava's zich voorafgaand aan de uitbarsting in de korst moeten hebben opgehoopt, terwijl latere uitbarstingen pre-existentie paden gebruikten om naar de oppervlakte te komen.

“Het lijkt erop dat de 'branden' in IJsland nog enige tijd zullen aanhouden, mogelijk jaren,” zei Valentin Troll, professor aan het Departement Aardwetenschappen van de Universiteit van Uppsala en mede-auteur van de studie, en hoofdauteur van een recente studie in Terra Nova, waarin het magmaleidingsysteem in het Reykjanes-vulkanische gebied werd onderzocht.

De uitbarstingen op het Reykjanes schiereiland lijken nu door te zetten, en hoewel dit verwoestend is voor de mensen uit de geëvacueerde stad Grindavik, zullen de gebeurtenissen een schat aan belangrijke wetenschappelijke informatie opleveren over hoe lavavelden zich opbouwen en hoe magma zich verplaatst van het inwendige van de aarde naar de oppervlakte.

Voor meer informatie over dit onderzoek, zie IJslands Fagradalsfjall Branden: Geochemische Analyse Onthult Verborgen Magma Pools.

Referentie: “Diepe crustale assimilatie tijdens de Fagradalsfjall Branden van 2021, IJsland” door James M. D. Day, Savannah Kelly, Valentin R. Troll, William M. Moreland, Geoffrey W. Cook en Thor Thordarson, 31 juli 2024, Nature. DOI: 10.1038/s41586-024-07750-0