Yellowstone Caldera

De Yellowstone Caldera is een vulkanische caldera en supervulkaan in het Yellowstone Nationaal Park in het Westelijk deel van de VS. Men verwijst dikwijls naar de Yellowstone Supervulkaan. De caldera en het grootste deel van het park bevinden zich in de noordwestelijke hoek van Wyoming. De caldera is ongeveer 55 bij 72 km groot. De caldera heeft zich gedurende de laatste drie supererupties gevormd over de laatste 2,1 miljoen jaar: de Huckleberry Kam die 2,1 miljoen jaar geleden uitbarstte, de Mesa Falls die 1,3 miljoen jaar geleden uitbarstte en de Lava Creek die ongeveer 630.000 jaar geleden uitbarstte.

Een caldera is zoals een grote ketel die ineenzakt en dat ontstaat nadat een magmakamer of magmareservoir leeg wordt onder de vulkaan, soms als gevolg van een grote explosieve vulkaanuitbarsting, maar ook tijdens felle uitbarstingen op de flanken van een vulkaan, of in een verbonden spleetstelsel. Wanneer grote hoeveelheden magma (gesmolten gesteente) in korte tijd uitbarsten, gaat de structurele ondersteuning van de korst boven de magmakamer verloren. De lege kamer kan het gewicht van het vulkanisch gedeelte erboven niet ondersteunen. Een ruwweg cirkelvormige breuk, “ringbreuk” ontwikkelt zich rond de rand van de kamer. Ringbreuken worden ringdijken door het binnendringen van magma. Vulkanische luchtopeningen kunnen zich boven de ringbreuk vormen. Terwijl de magmakamer leeg raakt, begint het midden van de vulkaan binnen de ringbreuk in te storten. De instorting van het grondoppervlak kan optreden als gevolg van één uitbarsting, of het kan in een paar fasen optreden als gevolg van een reeks uitbarstingen. Het totale gebied dat instort, kan honderden of duizenden vierkante km diameter zijn. Hoewel het soms wordt omschreven als een krater, is het een soort van holte, omdat het wordt gevormd door de verzakking en instorting in plaats van een explosie of inslag.

Het woord komt van het Spaanse caldera en het Latijnse caldaria en betekent “kookpot”.

hoe een caldera ontstaat

hoe het er definitief uitziet

Als het magma rijk is aan silica, wordt de caldera vaak opgevuld met ignimbrite, tufsteen, rhyoliet en ander stollingsgesteente. Silica-rijk magma heeft een hoge viscositeit en stroomt daarom niet zo gemakkelijk als basalt. Als gevolg hiervan hebben gassen de neiging om onder hoge druk gevangen te raken in het magma. Wanneer het magma het aardoppervlak nadert, zorgt de snelle ontlading van bovenliggend materiaal ervoor dat de ingesloten gassen snel van druk verlagen, waardoor een  explosie van het magma ontstaat en vulkanische as over grote gebieden wordt veroorzaakt. Verder kunnen lavastromen uitbarsten. Als de vulkanische activiteit voortduurt, kan het midden van de caldera worden opgetild in de vorm van een koepel zoals die te zien is in het Yellowstone door het later binnendringen van magma. Een silica of rhyolitische caldera kan honderden of zelfs duizenden kubieke km aan materiaal in één enkele gebeurtenis uitbarsten. Zelfs kleine caldera-vormende uitbarstingen zoals de Mount Pinatubo in 1991, kunnen zorgen voor grote lokale vernietiging en een merkbare temperatuurdaling over de hele wereld. Toen de Yellowstone Caldera ongeveer 650.000 jaar geleden voor het laatst uitbarstte, gaf het ongeveer 1000 km3 materiaal vrij dat een groot deel van Noord-Amerika bedekt van ongeveer 2 m puin. Toen de Mount St Helens in 1980 uitbrak, bracht het 1,2 km3 puin vrij.

Yellowstone

Yellowstone Caldera

Yellowstone National Park

Het vulkanisme in Yellowstone is relatief recent, met caldera's die zijn ontstaan ​​tijdens grote uitbarstingen die plaatsvonden 2,1 miljoen, 1,3 miljoen en 630.000 jaar geleden. De caldera's liggen boven een kritieke plaats (hotspot) waar licht, heet, magma (gesmolten gesteente) van de mantel naar het oppervlak stijgt. Terwijl de Yellowstone-hotspot zich nu onder het Yellowstone-plateau bevindt, heeft het wel geholpen om de oostelijke Snake River vlakte (ten westen van Yellowstone) te creëren door een reeks enorme vulkaanuitbarstingen. De hotspot lijkt over het terrein te bewegen in de oost-noordoostelijke richting, maar in feite is de hotspot veel dieper dan het terrein en blijft hij stationair terwijl de Noord-Amerikaanse plaat er west-zuidwest overheen beweegt.

gebied in de VS dat wordt getroffen door de Yellowstone Caldera’s :

In de afgelopen 18 miljoen jaar of zo heeft deze hotspot een opeenvolging van gewelddadige uitbarstingen en minder gewelddadige overstromingen van basaltachtige lava veroorzaakt. Samen hebben deze uitbarstingen bijgedragen aan het creëren van het oostelijke deel van de Snake River vlakte vanuit een eens bergachtige regio. Ten minste een dozijn van deze uitbarstingen waren zo groot dat ze als supererupties werden aanzien.  De supereruptie van het Island Park Caldera die de Huckleberry Kam produceerde 2,1 miljoen jaar geleden was de grootste en produceerde 2500 keer zoveel as als de uitbarsting van de Mount St Helens in 1980.

materiaal dat vrijkomt bij een uitbarsting

De vulkaanuitbarstingen, evenals de voortdurende geothermische activiteit, zijn het resultaat van een grote holte van magma die zich onder het oppervlak van de caldera bevindt. Het magma in deze holte bevat gassen die opgelost worden door de immense druk waaronder het magma zich bevindt. Als de druk door een of andere geologische verschuiving in voldoende mate wordt vrijgegeven, borrelen sommige gassen uit en zorgen ervoor dat het magma uitzet. Dit kan een kettingreactie veroorzaken. Als de uitzetting resulteert in een verdere drukontlasting, bijvoorbeeld door korstmateriaal van de bovenkant van de kamer te blazen, is het resultaat een zeer grote gasexplosie.

Volgens de analyse van aardbevingsgegevens in 2013 is de magmakamer 80 km lang en 20 km breed. Het heeft ook een ondergronds volume van 4.000 km3, waarvan 6-8% gevuld is met gesmolten gesteente.

Mount St Helens

De Mount St Helens is een thans nog 2550 m hoge vulkaan in Skamania County in de staat Washington in de VS. De vulkaan is vooral bekend vanwege de verwoestende uitbarsting in 1980, waarbij tientallen mensen omkwamen en een groot deel van de berg instortte. Voorheen bereikte de top 2950 m, wat dus neerkomt op een hoogteverlies van 400 m met heden.

toestand op 17 mei

toestand op 18 mei, 10 km hoge eruptiekolom

toestand op 19 mei

De vulkaan is vooral bekend vanwege de grote uitbarsting op 18 mei 1980, de eerste sinds 123 jaar. Dit was de meest dodelijke en verwoestende vulkaanuitbarsting in de geschiedenis van de VS. Bij de uitbarsting kwamen 57 personen om het leven en raakten 200 huizen, 47 bruggen, 24 km spoorweg en 300 km weg vernield. De uitbarsting werd voorafgegaan door een beving van 5,1 op de schaal van Richter waarbij de top van Mount Saint Helens instortte en de berg 400 meter lager werd.

De hoeveelheid energie die vrijkwam bij de grote uitbarsting van 1980 was vergelijkbaar met honderdvijftigmaal de kracht van de atoombom op Hiroshima. Voordat de eigenlijke eruptie plaatsvond steeg een enorme pliniaanse wolk uit de kratermond.

Een grote pyroclastische wolk (gloedwolk), met een temperatuur van rond de 500 graden Celsius, verwoestte alles op zijn weg naar beneden. Er ontstond een flinke caldera. Tot in de wijde omtrek werden de bomen platgegooid en de omgeving werd "gezandstraald" over een oppervlak van ca. 600 km². Onbeschermde personen die door deze pyroclastische stroom werden overvallen werden binnen enkele tellen levend gekookt. Als de vulkaan niet in een zeer dunbevolkt gebied was gelegen had het aantal slachtoffers vele malen hoger kunnen zijn. De vulkaan was al lang niet meer actief geweest, sinds zijn 'ontdekking' in de 18^e eeuw noteerde men enkel wat kleinere uitbarstingen.

In de maanden voor de uitbarsting werd de berg al in de gaten gehouden door de United States Geological Survey (USGS) en werden er mensen geëvacueerd. Op de ochtend van 18 mei 1980 rapporteerde David A. Johnston, een vulkanoloog bij de USGS, als eerste dat de uitbarsting was begonnen. Enkele tientallen seconden later werd hij op zijn veilig geachte observatiepost op 10 km afstand gedood door de pyroclastische wolk.

In september 2004 begon de berg opnieuw te roken, maar een grote uitbarsting bleef achterwege. Op 8 maart 2005 stootte de vulkaan een ruim 10 kilometer hoge wolk van as en stoom uit, waarna een lichte aardbeving volgde met een kracht van 2,5 op de schaal van Richter. De rookwolk, die ongeveer een half uur aanhield, was vanuit de wijde omtrek zichtbaar.

Schaal van Richter

De schaal van Richter is een meetschaal waarop de waargenomen kracht van een aardbeving (of een zeebeving) in een getal wordt uitgedrukt. De schaal is in 1935 opgesteld door de Amerikaanse seismoloog Charles F. Richter en zijn Duits-Amerikaanse collega Beno Gutenberg. Het is een logaritmische schaal van de sterkte van de trillingen, zoals die gemeten worden op het seismogram.

In de loop van de jaren zijn er verschillende andere magnitudeschalen ontworpen die allemaal een aanpassing of uitbreiding zijn van de magnitudeschaal van Richter. Voor aardbevingen die zwaarder zijn dan 6,5 en aardbevingen die verder weg zijn dan 500 km blijkt de schaal van Richter niet erg betrouwbaar meer, boven magnitude 6,5 wordt de magnitude door de schaal van Richter namelijk vaak te laag berekend. Omdat de schaal van Richter als referentie een aardbeving op 100 km afstand gebruikt, wordt hij tevens onnauwkeurig als de beving veel verder weg is.

Schaal van Mercalli

De intensiteitsschaal van Mercalli is een schaal om de sterkte van aardbevingen uit te drukken. De gevolgen van een aardbeving worden weergegeven met de schaal van Mercalli. De schaal geeft de intensiteit van de optredende trillingen weer. Deze trillingen zijn de directe oorzaak van schade. De intensiteitsschaal van Mercalli is in 1902 ontworpen door de Italiaan Giuseppe Mercalli. De intensiteit is afhankelijk van de afstand tot het epicentrum en van het soort ondergrond. Hoe groter de afstand hoe minder de grond zal bewegen en hoe kleiner de schade, dus hoe kleiner de intensiteit. Maar de intensiteit kan toenemen wanneer de lokale ondergrond de seismische trillingen versterkt.

Deze schaal is in 1964 voor Europa aangepast en wordt aangeduid als de Medvedev-Sponheuer-Karnik-schaal. Inmiddels hanteert men in Europa sinds 1992 een Europese Macroseismische Schaal (EMS92).

Verschil tussen de schaal van Mercalli en de schaal van Richter

Tussen de intensiteit en de magnitude van een aardbeving bestaat een duidelijk verschil. De intensiteit van een beving is afhankelijk van de plaats van waarneming. Daarentegen is de magnitude volgens de schaal van Richter onafhankelijk van de plaats op aarde waar deze wordt berekend en dus karakteristiek voor de kracht van de aardbeving zelf. Zo heeft een krachtige aardbeving op grote diepte een relatief geringe intensiteit aan het aardoppervlak, echter wel verspreid over een groot gebied. Anderzijds kan een zwakke aardbeving een hoge intensiteit bereiken wanneer deze op geringe diepte plaatsvindt.

Europese Macroseismische Schaal

Ambraseys (1985) heeft de aardbevingen van Noord-West-Europa bestudeerd voor dewelke er voldoende instrumentele en macroseismische gegevens waren. Op die manier heeft hij een relatie opgesteld tussen hun magnitude, de vastgestelde schade en de oppervlakte van de gebieden waar de verschillende intensiteitsgraden vastgesteld zijn.

Deze resultaten kunnen aldus gebruikt worden om de magnitude te schatten van historische aardbevingen waarvan de intensiteiten en de isoseismische oppervlaktes gekend zijn. De lokalisatie van het epicentrum is een ander delicaat probleem. Over het algemeen is het onmogelijk de positie van het epicentrum te kennen met een nauwkeurigheid beter dan 20-50 km voor aardbevingen van voor 1900, vanaf wanneer de eerste reële macroseismische enquêtes uitgevoerd werden. In het beste geval kan men het centrum bepalen van de zone waar de aardbeving gevoeld kon worden, of het centrum van de zone waar de schade het grootst was.

In België

Een aardbeving wordt gekenmerkt door haar hypocentrum en haar magnitude. Het hypocentrum is het punt binnenin de aarde waar de breuk ontstaat, terwijl de magnitude informatie verschaft over de afmetingen van de breukzone die bij de aardbeving in beweging komt. Daarnaast kan een aardbeving ook gekarakteriseerd worden aan de hand van haar intensiteit, dit is een maat voor de effecten die de beving veroorzaakt heeft op de inwoners van de getroffen regio en voor de schade die er eventueel aangericht werd. Daarom is het nuttig de grenzen te kennen tot waar de aardbeving is waargenomen, en, nog belangrijker, de omvang van de zone waar de schokken het hevigst waren. Deze informatie is belangrijk voor ingenieurswerken en voor de ruimtelijke ordening van het gebied.

Momenteel is het niet mogelijk om het hele grondgebied te voorzien van voldoende seismische stations en accelerometers om een precieze bepaling van de bodembewegingen op 'lokale' schaal toe te laten. Daarom baseren we ons ook op de effecten van de trillingen op de mens en op voorwerpen, alsook op schade aan gebouwen. Dit zijn de belangrijkste criteria voor het opstellen van zogenaamde macroseismische kaarten. We zouden kunnen stellen dat op plaatsen waar zich geen meetinstrumenten bevinden, het de mensen zelf zijn en hun constructies die dienst doen als meetapparatuur!

Er werd voornamelijk seismische activiteit gemeten tijdens de wedstrijden van de Rode duivels.

Seismologische gevarenkans in België

De seismische gevarenkans in België werd berekend volgens de probalistische methode. De seismische gevarenkans is het hoogst in het oosten van ons land (Luik en de Voerstreek, Limburg en de Hoge Venen) en in Henegouwen.