A fizika világa A földrengések és a vulkánok összekapcsolódása
Megfigyelések azt mutatják, hogy a kitörések gyakran fordulnak elő a tektonikus lemezhatárokon mega remegés után. Időközben a kutatók szimulációkkal is elmondhatják, hogyan működik ez a kapcsolás.
1707-ben földrengés sújtotta Japán szárazföldjét - az ország történelmének legerősebb. A becsült 8,6-os úgynevezett Hōei földrengés jelentős károkat okozott a földön, szökőárt váltott ki, és több mint ötezer életet követelt. Csak néhány nappal a földrengés után dübörgött Tokió közelében a Fuji vulkán. 1707. december 6-án romboló hatásokkal tört ki, és Japán nagy részét egy hamu réteg alá temette.
A Karymsky vulkán kitörése
Úgy tűnik, a történelem körülbelül háromszáz évvel később megismétlődik. 2011. március 11-én 9,0-es erősségű rengés rázta meg a tengerfenéket Japán mellett. Újabb pusztító szökőár váltott ki, amely szintén mintegy 19 000 ember életébe került a földrengés nagyobb energiája és a tengerparti régió sűrűbb települése miatt. Ezenkívül a szökőár egy atomerőmű katasztrófájához vezetett. A rengés az ország domborzatát is megváltoztatta - nemcsak maga a hiba, hanem a 100–150 kilométer távolságban lévő vulkánok is.
A műholdas radarok új mérési adatai azt mutatják, hogy 2011 folyamán több aktív vulkánnal rendelkező régió megereszkedett 5–15 centiméterrel. Japán kutatók azt gyanítják, hogy a 2011. március 11-i földrengés megváltoztatta a földfelszín alatti feszültséget. Ez a területek elsüllyedéséhez vezetett. A kutatók számára nem világos, hogy ez a vulkáni aktivitás jele; ugyanakkor nagyon tanácsosnak tartják a vulkánok folyamatos felügyeletét.
Az aggodalmak megalapozottak. Korábban azokban a régiókban, ahol az egyik tektonikus lemez a másik alá süllyed - az úgynevezett szubdukciós zónák - többször előfordult, hogy egy súlyos földrengés később vulkánkitöréseket eredményezett. Például Chilében: két nappal az 1960. május 22-i katasztrofális földrengés után a Cordón-Caulle vulkán kitört. Az eddigi legnagyobb, 9,5-es erősségű földrengés utáni hónapokban a Planchón-Peteroa, Tupungatito és Calbucu vulkánok is aktívvá váltak.
A mechanizmusokat keresve
Természetesen elvileg véletlen lehetett Chilében vagy Japánban. De a kutatók hasonló észrevételeket tettek más szubdukciós zónákban is - például az alaszkai Aleut-szigeteken és Kamcsatkában, a Fülöp-szigeteken és Indonéziában, Közép-Amerikában és Olaszországban. Ezért egyre több kutató meg van győződve arról, hogy az erős földrengések kivezethetik a vulkánokat egy alvó szakaszból. Ezek a vulkánok többnyire nagyon közel vannak a földrengés fókuszához, de kivételes esetekben több ezer kilométerre is lehetnek. A geológusok néhány éve keresik azokat a mechanizmusokat, amelyek az ilyen kapcsolásokban megvalósulhatnak.
Földrengések és vulkánok világtérképe
A háromdimenziós modellszámítások alapján Thomas Walter a potsdami Helmholtz Központból úgy véli, hogy számos mechanizmus felelős azért, hogy a földrengések képesek aktiválni a vulkánokat. Ezek a mechanizmusok működhetnek külön-külön vagy együtt, ami fokozza a hatást. Egyrészt számos hullám terjed a földkéregben az epicentrumokról. Elvileg ugyanazokhoz a szeizmikus hullámokhoz tartoznak, amelyek károsítják a föld felszínét. Az átmeneti deformációk a vulkánok alatt megrázzák a magma-tározókat is. Előfordulhat, hogy a forró kőzetben feloldódott folyadékok vagy gázok addig a szuszpenzióig kerülnek ki az oldatból. Ezenkívül törések keletkeznek vagy újra aktiválódnak, és folyékony és gáznemű anyagokat mozgásba hoznak. Mindez nyomásváltozásokat okozhat, amelyek végül a vulkán kitöréséhez vezetnek.
Másodszor, akárcsak Japánban és Chilében, a megrázkódások megváltoztatják a szubdukciós zóna közelében a statikus viszonyokat. A rengés alatti elmozdulás miatt az elasztikusan deformálható földkéreg egyes területeken összenyomódik, máshol azonban széthúzódik. Walter és munkatársai felismerték, hogy a vulkáni aktivitás elsősorban azokban a régiókban növekszik, ahol a térfogat növekszik, vagyis a földkéreg megnyúlt.
Pozitív visszacsatolási hatás
Első pillantásra a diagnózis kissé értelmetlennek tűnik. Miért kell kialakulnia egy kitörésnek azokon a területeken, ahol a vulkánok magma-tározóinak hirtelen több helyük van? Walter elismeri, hogy a gondolat ellentmond az intuíciónak. De vannak elfogadható megközelítések a magyarázatra.
Ismét a folyadékoknak, azaz a folyékony és gáznemű anyagoknak van kulcsszerepük. Ha a magmakamra térfogata megnő, akkor például szén-dioxid és más folyadékok távozhatnak az oldatból. A további emelkedésnél a nyomás csökkentésével a folyadék gázzá alakulhat. Ez még könnyebben bővülhet. Ily módon a pozitív visszacsatolási hatás végül kitörést válthat ki.
Vulkánok aktiválása egy szubdukciós zónában
Vannak más folyamatok is, amelyek szerepet játszhatnak a földrengések és a vulkáni tevékenység kapcsolatában. A rengés által kiváltott rezgések és deformációk különböző típusú magmák keveredését okozhatják. Ez azt is eredményezheti, hogy a mágusok túltelítődnek gázokkal. Végül pedig nem zárható ki, hogy egy földrengés kiszélesítheti a vulkanikus csatornákat a magma-tározók és a felszín között. Még nem világos, hogy ezek a mechanizmusok külön-külön vagy teljes egészében működnek-e. Az sem világos, hogy a gejzíreket és az iszapvulkánokat - amelyekben nincsenek magmák - miért aktiválják a földrengések a vulkánokhoz hasonló módon.
Mit jelent a földrengésekkel való összekapcsolódás a vulkánokból származó veszély értékelése szempontjából? A mega rengések esetén a hangerő-bővítés néha több mint kétezer kilométeres távolságot nyújt. Walter feltételezi, hogy egy ilyen régióban a vulkánok által okozott veszélyeket egy megrengés után újra kell értékelni. Összehasonlító tanulmányok azt mutatják, hogy az erős földrengés után még évekkel is megnövekedett vulkáni aktivitás várható. Röviden: a vulkanizmus gyakorisága és kockázata idővel ingadozik - és szorosan összefügg a földrengésekkel.