Kuva: Magnús T. Gudmundsson ja kumpp. / Science 2016

Islannin jättipurkauksen kulku viimein selvitetty

Islannin suurin tulivuorenpurkaus yli 200 vuoteen loppui puolitoista vuotta sitten. Nyt julkaistu tutkimus selvitti, mitä vuoren sisällä oikein tapahtui.

Islannin viimeisen jättipurkauksen lopulliset mitat on julkistettu. Samalla harvinaisen purkaustyypin toimintamekanismi saatiin kunnolla selvitettyä. Tutkimus julkaistiin heinäkuun puolivälissä tiedelehti Sciencessa.

Bárðarbunga [Baur-thar-bunga] -vuoren purkaus sattui vuosien 2014–2015 aikana Keski-Islannin aavikkoseudulla. Sen haitat ihmisille jäivät myrkyllisiin kaasupilviin, joita tuulet puhalsivat rannikon kyliin ja kaupunkeihin.

Kyse oli kuitenkin maan mittavimmasta purkauksesta sitten vuoden 1783. Tiedetuubi seurasi tapahtumia päivä päivältä pitkässä seuranta-artikkelissa.

Nyt julkaistu tutkimus keskittyi erityisesti kalderaromahduksen osuuden selvittämiseen. Kaldera syntyy, kun osa vuorta romahtaa alas magmasäiliön päälle. Tapahtuman merkitys on ollut jonkinasteinen kysymysmerkki. On esimerkiksi esitetty, että huima massa toimisi prosessia ajavana mäntänä, puristaen viimeisetkin magmapisarat ulos. Tutkimus kertoo kuitenkin muuta.

Kalderaromahdukset liittyvät erityisen suuriin purkauksiin, ja ovat harvinaisia ja yleensä varsin syrjäisiä. Niitä on sattunut koko planeetalla vain seitsemän sitten 1900-luvun alun, ja yleensä niitä päästään tutkimaan vasta itse tapahtumien jälkeen.

Bárðarbungan tapauksessa tapahtumien kulkua saatiin seurata alusta loppuun tiheän valvontaverkoston vuoksi. Tutkimuksessa yhdistettiin paljon erilaisia aineistoja vuoren ja sitä peittävän jäätikön muutosten selvittämiseksi. Mukana oli esimerkiksi seismisiä havaintoja, satelliitti- ja pintatutkimuksia, tutkaluotausta, sekä tietokonemallinnusta.

Tapahtumien kulku

Kaiken alku oli 12 kilometrin syvyydellä vuoren alla sijaitsevassa pitkäikäisessä magmasäiliössä. Kun sinne pumppaantui altapäin vielä lisää sulaa kiveä, säiliön paine kasvoi. 16.8.2014 sen seinämä antoi viimein periksi. Magma alkoi tunkeutua kallioon repien rakoa kohti itäkoillista. Kärjen etenemistä säesti tiheiden maanjäristysten parvi.

Jo muutaman päivän päästä, kun säiliöstä oli poistunut vain noin 0,3 kuutiokilometriä magmaa, ja paljon ennen itse purkausta, tapahtui jotain uutta. Sarja suuria maanjäristyksiä suoraan vuorelta.

Magmasäiliön ylipaineen hellittäessä sen yläpuolella oleva kallio ei ollut enää kunnolla tuettu. Vanhaa ja aiemminkin samasta syystä romahtanutta kalderaa reunustavat rengashalkeamat aktivoituivat uudelleen. Kalderan pohja alkoi vajota 20.-23.8.

Magmasäiliön päälle rojahti kilometrien paksuinen kalliomötikkä. Vaikka huima massa todella toimi tavallaan kuin mäntä, se ei ollut purkauksen ajava voima. Tutkimuksessa nimittäin selvisi, että romahtelu lähinnä seurasi magmasäiliön tyhjentymistä, ei toisinpäin. Mäntä kuitenkin aiheutti lisäpainetta, ja ilmeisesti tehosti purkauksen kulkua.

Seuraavan viikon ajan maanpinnan alla avautui pitkä sulaa kiveä täynnä oleva rako. Mittausten mukaan raon leveys oli keskimäärin vain parisen metriä, mutta korkeus hulppeat viisi kilometriä. Halkeama kulki käytännössä täsmälleen mannerlaattojen erkanemislinjaa pitkin, sillä se oli helpoin suunta murtaa.

Lopulta (31.8.) rako puhkaisi pinnan lähes 50 kilometrin päässä magmasäiliöstä. 180 vuorokauden ajan Holuhraunin alueella suihkusi pinnalle laavaa. Yhteensä 1,4–1,5 kuutiokilometriä.

Kuva: AP Photo / Eggert Johannesson, via Sparkle Motion / Flickr
Kuva: AP Photo / Eggert Johannesson, via Sparkle Motion / Flickr

Toiminta hiipuu

Bárðarbungan kaldera vajosi koko prosessin aikana yli 110 neliökilometrin laajuiselta alueelta. Reunat painuivat metrillä, keskiosat 65 metrillä. Yhteensä vuoren tilavuus hupeni noin 1,8–1,9 kuutiokilometrillä. Poistuneesta magmasta noin neljännes täytti syntyneen raon, loppu pulppusi pinnalle.

Tutkijoiden mukaan purkaus hiipui lähes eksponentiaalisesti. Syy tähän piili raossa kulkevan magmavirtauksen ja kalderan vajoamisen yhteispelissä.

Kalderan keskiosa painui alas hieman reunoja nopeammin. Kun "mäntä" ei toiminut yhtenäisenä kappaleena vaan muuttui aina vain kiilamaisemmaksi, sen aiheuttama lisäpaine väheni. Paine-ero purkauspaikan ja magmasäiliön välillä tasaantui. Virta rakoon muodostuneessa putkistossa alkoi hiipua, tökkiä ja lopulta sakkautua. Purkaus tyrehtyi viimein kokonaan 27.2.2015.

Suurten tulivuorenpurkausten ymmärtämisessä on vielä paljon selvitettävää, ja jokainen niistä on omanlaisensa. Bárðarbunga opetti kuitenkin, kuinka hyvin kalderan vajoamasta voidaan ennustaa purkauksen etenemistä. Se myös antaa viitteitä suurten rakopurkausten synnystä. Useimmat saaren historian suurimmista tunnetuista purkauksista ovat juuri rakopurkauksia, joista pulpunnut laava on peräisin kymmenien kilometrien päästä purkauspaikasta, suurten tulivuorten alla sijaitsevista magmasäiliöistä.

Artikkeli perustuu Islannin ilmatieteen laitoksen ja Futurevolc-sivuston tiedotteisiin. Tutkimus on luettavissa tiedelehti Sciencessa – maksumuurin takana, tosin.

Otsikkokuva: Magnús T. Gudmundsson ja kumpp. / Science 2016. Suurempi versio löytyy Science-artikkelin esittelysivun lopusta.


Juttuja samasta aiheesta