Penemuan terbaru dari letusan Fagradalsfjall di Islandia mengubah apa yang kita ketahui tentang cara kerja gunung berapi.

Mempelajari sesuatu yang secara radikal mengubah cara kita memahami dunia kita tidak sering terjadi. Tetapi bagi ilmuwan Bumi Matthew Jackson di University of California, Santa Barbara, dan ribuan ahli vulkanologi di seluruh dunia, penemuan ini baru saja terjadi.

Saat mengambil sampel magma dari gunung berapi Fagradalsfjall di Islandia, Jackson dan rekan-rekannya menemukan proses yang jauh lebih dinamis daripada yang diperkirakan para ilmuwan selama dua abad telah mempelajari gunung berapi.

“Saat saya pikir kita hampir menemukan cara kerja gunung berapi ini, kita mendapat kejutan besar,” katanya.

Temuan para geoscientist dipublikasikan pada 14 September di jurnal sifat pemarah.

10.000 tahun per bulan

Berkat kepergiannya, wabah, dan 780 tahun pencairan batuan plutonik, Jackson berada di tempat dan waktu yang tepat untuk menyaksikan kelahiran Fagradalsfjall, celah di dataran rendah di barat daya Islandia yang terbelah dan meletus dengan magma pada Maret 2021. Saat itu , semua orang di Semenanjung Rikjan siap untuk beberapa jenis letusan gunung berapi.

“Gempa gempa sangat kuat,” katanya tentang 50.000 atau lebih gempa bumi — berkekuatan 4 atau lebih tinggi — yang mengguncang tanah selama berminggu-minggu dan membuat sebagian besar penduduk Islandia gelisah.

Namun, kurang tidur itu sepadan, dan keanehan dengan cepat berubah menjadi sihir ketika lava menyembur dan memercik dari lubang di tanah di Geldingadalur yang relatif kosong. Para ilmuwan dan pengunjung sama-sama berduyun-duyun ke daerah itu untuk melihat bagian terbaru dari kerak bumi. Sejak awal, mereka dapat cukup dekat untuk mengambil sampel lava secara terus-menerus, karena aliran lava yang lambat dan angin kencang yang meniupkan gas berbahaya.

Letusan gunung berapi Gunung Fagradalsfjall di Islandia.

Dipimpin oleh Simundur Halldorsson di Universitas Islandia, ahli geologi telah mencoba untuk mencari tahu “kedalaman asal magma di mantel, berapa banyak yang disimpan di bawah permukaan sebelum letusan, dan apa yang terjadi di reservoir sebelum dan selama letusan. erupsi.” Pertanyaan seperti ini, meskipun mendasar, Namun, sebenarnya itu adalah beberapa tantangan terbesar bagi mereka yang mempelajari gunung berapi. Ini karena letusan yang tidak dapat diprediksi, bahaya dan kondisi ekstrem, keterpencilan dan tidak dapat diaksesnya banyak situs aktif.

“Asumsinya adalah bahwa ruang magma terisi perlahan dari waktu ke waktu, dan magma bercampur dengan baik,” jelas Jackson. “Kemudian mengering selama letusan.” Sebagai hasil dari proses dua langkah yang terdefinisi dengan baik ini, tambahnya, mereka yang mempelajari letusan gunung berapi tidak berharap untuk melihat perubahan signifikan dalam komposisi kimia magma saat mengalir keluar dari Bumi.

“Ini yang kita lihat di Gunung Kolawea di Hawaii,” katanya. “Anda akan mengalami letusan gunung berapi yang berlangsung selama bertahun-tahun, dan akan ada perubahan halus dari waktu ke waktu.

“Tapi di Islandia, ada lebih dari 1.000 faktor dengan tingkat perubahan yang lebih tinggi untuk indikator kimia utama,” lanjut Jackson. “Dalam sebulan, letusan Fagradalsfjall menunjukkan lebih banyak variasi komposisi daripada yang ditunjukkan oleh letusan Kīlauea dalam beberapa dekade. Rentang total komposisi kimia yang diambil sampelnya dalam letusan bulan pertama ini mencakup seluruh rentang yang telah meletus di Islandia barat daya dalam 10.000 tahun terakhir.”

Pemandangan malam letusan gunung berapi di Gunung Fagradalsfjall di Islandia.

Asimetri ini disebabkan oleh kumpulan magma berikutnya yang mengalir ke dalam ruangan dari mantel yang lebih dalam, menurut para ilmuwan.

“Bayangkan lampu lava di pikiran Anda,” kata Jackson. “Anda memiliki lampu panas di bagian bawah, gelembung memanas dan titik naik dan mendingin dan kemudian tenggelam. Kita dapat memikirkan mantel Bumi—dari atas inti hingga dasar lempeng tektonik—bekerja sangat mirip lampu lava.” Dia melanjutkan untuk menjelaskan bahwa karena panas menyebabkan daerah mantel naik dan membentuk gumpalan dan bergerak dengan kuat ke atas menuju permukaan, batuan cair dari gumpalan ini terakumulasi dalam ruang dan mengkristal, gas keluar melalui kerak, dan tekanan meningkat sampai magma menemukan cara untuk melarikan diri.

Seperti yang ditunjukkan dalam makalah, apa yang meletus dalam beberapa minggu pertama adalah jenis magma yang “dihabiskan” yang terakumulasi.g di reservoir, yang terletak sekitar 10 mil (16 km) di bawah permukaan. Namun, pada bulan April, bukti menunjukkan bahwa ruangan itu diisi ulang dengan jenis “diperkaya” yang lebih dalam yang dilarutkan dengan komposisi yang berbeda. Diperoleh dari wilayah yang berbeda dari bulu-bulu mantel yang naik di bawah Islandia. Magma baru ini memiliki komposisi kimia yang kurang dimodifikasi, dengan kandungan magnesium yang lebih tinggi dan persentase karbon dioksida yang lebih tinggi. Ini menunjukkan bahwa lebih sedikit gas yang keluar dari magma yang dalam ini. Pada bulan Mei, magma yang mengendalikan aliran adalah jenis yang paling dalam dan paling kaya. Perubahan cepat dan ekstrim dalam komposisi magma di hotspot pemakan bulu ini, kata mereka, “belum pernah diamati sebelumnya dalam waktu dekat.”

Namun, Jackson mengatakan perubahan riasan ini mungkin tidak jarang terjadi. Hanya saja, peluang pengambilan sampel erupsi pada tahap awal seperti itu tidak jarang terjadi. Misalnya, sebelum letusan Fagradalsfjall 2021, letusan terbaru terjadi di Semenanjung Reykjanes di Islandia delapan abad yang lalu. Dia menduga bahwa aktivitas baru ini menandakan awal dari siklus vulkanik baru yang berusia berabad-abad di barat daya Islandia.

“Kami sering tidak memiliki catatan tahap awal sebagian besar letusan gunung berapi karena terkubur oleh aliran lava tahap selanjutnya,” katanya. Proyek ini memungkinkan mereka, menurut para peneliti, untuk melihat fenomena yang dianggap mungkin tetapi tidak terlihat secara langsung.

Bagi para ilmuwan, temuan ini mewakili “keterbatasan utama” dalam cara kami membangun model gunung berapi di seluruh dunia. Namun, belum jelas seberapa representatif fenomena ini untuk gunung berapi lain, atau apa perannya dalam menyebabkan letusan. Bagi Jackson, ini adalah pengingat bahwa Bumi masih menyimpan rahasia.

“Jadi ketika saya keluar untuk mengambil sampel aliran lava purba, atau ketika saya membaca atau menulis makalah di masa depan, itu akan selalu ada di pikiran saya: Ini mungkin bukan keseluruhan cerita dari letusan itu,” katanya.

Referensi: “Transformasi cepat sumber magmatik dalam di Gunung Berapi Vagradalsvilla, Islandia” oleh Somundur A. Halldorsson, Edward W. Marshall, Alberto Carracciolo, Simon Matthews, Eniko Bali, dan Maja B. . Guðfinnsson, Olgeir Sigmarsson, John Maclennan, Matthew G. Jackson, Martin J. Whitehouse, Heejin Jeon, Quinten H. A. van der Meer, Geoffrey K. Mibei, Maarit H. Kalliokoski, Maria M. Melissa Ann Pfeffer, Samuel W. Scott, Ricky Kiertensdottir , Barbara I. Klein, Clive Oppenheimer, Alessandro Ayuba, Evgenia Ilyinskaya, Marcelo Pettito, Gaetano Giudice dan Andrei Stefansson, 14 September 2022, sifat pemarah.
DOI: 10.1038 / s41586-022-04981-x