Met een ongelofelijke knal, die 300 kilometer verderop was te horen, blies de vulkaan zijn top er finaal af. De uitbarsting veroorzaakte een modderlawine die zo’n 21 kilometer verder in de Toutle River terechtkwam. Boomstammen met een diameter van wel tweeënhalve meter werden ontworteld en versplinterd. Een deken van vulkanisch stof en as belemmerde het zicht en deed de zon verdwijnen. Tientallen mensen overleefden de ramp niet. Wat gebeurde er allemaal op die zondagmorgen in 1980?
Het is 18 mei 1980. De plek waar het allemaal gebeurt: de Mount Saint Helens. Een prachtige vulkaan in het westen van de verenigde staten. Die dag barst de vulkaan uit, met een kracht die vergelijkbaar is met duizend keer de bom die op Hiroshima viel. De uitbarsting was verwacht, dat wel. Wetenschappers en cameraploegen vanuit heel Amerika waren toegestroomd om het natuurverschijnsel vast te leggen. Alles wordt op de voet gevolgd; een prima ‘laboratorium’ om te zien of geologische processen wel echt op de wijze en met de snelheid plaatsvinden zoals die in veel studieboeken zijn weergegeven.
De uitbarsting: het proces
“Door het instorten van de bult op de noordelijke helling komt de druk vrij, die zich in de vulkaan had opgebouwd. Met een ongelofelijk kabaal slaat de top er finaal af. Ineens is de vulkaan niet meer 2950 meter hoog maar 2551 meter.”
Reeds in maart 1980 is de Mount Saint Helens in beroering. De druk in de vulkaan bouwt zich op, waardoor het magma omhoog komt. Op de noordelijke helling ontstaat een soort puist; een uitstulpende koepel van 140 meter hoog. De druk en de temperatuur in de berg blijven stijgen. Op de top zijn inmiddels kleine uitbarstingen.
2. De aardbeving
Vanaf maart registreert men kleine aardbevingen. De beving op 18 mei is krachtiger. De seismograaf in Portland signaleert ’s morgens om 8:32 uur een beving die 17 seconden duurt: 5,1 op de schaal van richter. Twee geologen, die de vulkaan vanuit hun vliegtuig observeren, zien de berg schudden en besluiten wijselijk te vertrekken.
3. Grote Modderstroom
De aardbeving zorgt ervoor dat de eerder gevormde ‘puist’ op de noordelijke helling leeg stroomt. De uitstulpende koepel zakt weg, de berg af. Het is de grootste modderstroom die ooit is geobserveerd. Tweeënhalf miljard m3 aan steen en ijs glijdt langs de noordelijke helling naar beneden. Gesmeerd door ijs, water en lucht bereikt de stroom een snelheid van meer dan 240 kilometer per uur! Driekwart van het puin belandt in de Toutle River en veroorzaakt een dam. De rest komt terecht in de omgeving ten noordwesten van de vulkaan.
4. Stoomexplosie
Door het instorten van de bult op de noordelijke helling komt de druk vrij, die zich in de vulkaan had opgebouwd. Met een ongelofelijk kabaal slaat de top er finaal af. Ineens is de vulkaan niet meer 2950 meter hoog maar 2551 meter… In een explosie van stoom komt het grondwater vrij dat zich in de vulkaan ophoopte. Fotografen die op een afstand van 16 kilometer staan zien grote brokken steen door de lucht vliegen. Sommige projectielen worden kilometers ver weggeslingerd. Dichtbij staande bomen ontwortelen en slaan aan stukken; verder gelegen bomen raken door de explosie hun bladeren en takken kwijt. Grimmige boomskeletten blijven achter.
Een drijvende mat met boomstammen in Spirit Lake.
Puin en modder belanden in het nabijgelegen Spirit Lake. Er ontstaat een vloedgolf van 260 meter hoog! De golf erodeert de oever van het meer en rukt miljoenen bomen uit de grond. Veel van die bomen belanden in het meer en vormen zo een enorm drijvend vlot. De piloten van de National Guard, die later die middag per helikopter de oever inspecteren, zien geen water meer door de grote hoeveelheid stammen die in het meer drijven.
6. Verwoestende hitte
Na de stoomexplosie is de weg gebaand voor het hete magma dat ongeveer 10 kilometer diep in de vulkaan zat opgesloten. Nu komt het omhoog, waardoor de laatste restjes water die nog achtergebleven waren ook verdampen. Stoom en een gigantische pluim van puimsteen en vulkanische as stijgt op. Elke keer wanneer de pluim inzakt, stromen er ‘rivieren’ de hellingen af, bestaande uit een mengsel van vulkanische as, rotsen, lava, gas en rook. Geologen noemen ze ‘pyroclastische stromen’. Ze zijn verschrikkelijk heet, verwoesten alles wat ze op hun weg tegenkomen en razen met een snelheid van meer dan 100 kilometer per uur over de helling.
7. Gevaarlijke neerslag
Vulkanisch stof stijgt op tot in de hoogste lagen van de atmosfeer. Zelfs vanuit de ruimte is de uitbarsting van de Mount Saint Helens te zien. De wind verspreidt de as naar het oosten. Een groot deel van het noordwesten van de Verenigde staten wordt ermee bedekt. Op sommige plaatsen blokkeren de asdeeltjes het zonlicht, waardoor midden op de dag de straatverlichting aan moet. Mensen die dichter bij de vulkaan wonen bevinden zich in bijna totale duisternis. De angst slaat hen om het hart. De as zorgt ervoor dat de luchtfilters in de auto’s verstopt raken. Kapotte auto’s staan overal langs de weg. Na verloop van tijd slaat de as neer en vormt het een glibberige, kleiachtige laag die veel schade veroorzaakt in het verkeer. Weken na de uitbarsting zijn er nog ploegen bezig om het vulkanische as weg te vegen alsof het sneeuw was.
Wat kun je leren van deze uitbarsting?
De uitbarsting van de Mount Saint Helens was bijzonder interessant voor wetenschappers die ervan uitgaan dat er zich in het verleden een wereldwijde zondvloed heeft voorgedaan. Na de uitbarsting ontstonden er namelijk allerlei geologische formaties. Van bepaalde processen nam men tot die tijd aan dat ze duizenden jaren moesten kosten. Maar Mount St. Helens liet zien dat het allemaal veel sneller kon. Welke lessen kun je er nog meer uit trekken?
Les 1: Snelle sedimentatie
Aardlagen kunnen in slechts een paar dagen worden afgezet
De uitbarsting van de Mount Saint Helens zorgde ervoor dat er aardlagen werden gevormd, ook wel ‘strata’ genoemd. Dit gebeurde onder invloed van asdeeltjes in de lucht, aardverschuivingen en hete, pyroclastische stromen (mengsels van as, rotsen, lava, gas en rook) die van de hellingen liepen. De ene na de andere modderstroom overdekte het gebied. Zo ontstonden strata die als een stapel pannenkoeken op elkaar liggen.
“De uitbarsting van de Mount Saint Helens zorgde ervoor dat er aardlagen werden gevormd, ook wel ‘strata’ genoemd.”
• De onderste laag bestaat uit het grovere materiaal: stukken puin en as die in de laatste uren van de eerste uitbarsting uit de lucht vielen.
• De middelste laag is 7,6 meter dik en bestaat uit fijnkorrelige vulkanische as. De hete pyroclastische stromen zorgden ervoor dat deze laag op de onderste laag terechtkwam. Als je deze middelste laag goed bekijkt, zie je dat hij onderverdeeld is in kleine laagjes die soms niet meer dan één millimeter dik zijn; andere zijn daarentegen weer meer dan een meter dik. Van elke laag is bekend dat hij binnen een paar seconden tot enkele minuten is afgezet.
• De bovenste laag werd veroorzaakt door een kleine latere eruptie op 19 maart 1982, die een kleine modderstroom teweegbracht.
De afzetting van deze lagen kun je als voorbeeld nemen voor de vorming van andere lagen in de aarde (geologische kolom). Mount Saint Helens maakt duidelijk dat het maar een paar dagen in beslag hoeft te nemen.
Les 2: Verstening
Het gaat om de juiste omstandigheden
Op het moment dat aardlagen worden afgezet, begint het proces van verstening (lithificatie). Bij de Mount Saint Helens zijn deze sedimenten niet aan heel erg optimale versteningsomstandigheden blootgesteld (er waren hoge erosiesnelheden en een lage luchtdruk, wat niet zo gunstig is). Dit werd duidelijk toen twee jaar later een kloof in de aardlagen werd uitgesleten; het gevolg van grondwerkzaamheden in dat gebied en een modderstroom die veroorzaakt werd door een latere kleinere uitbarsting in 1982. De sedimenten bleven toen op bijna verticale hellingen liggen. Dat is alleen mogelijk als het gesteente voldoende is uitgehard. Dit laat zien dat de verstening na de uitbarsting een snel proces is geweest dat plaatsvond aan het oppervlak van de aarde; en dat hoefde dus niet per se miljoenen jaren te duren. Of, zoals geoloog Steve Austin het zegt: „Het duurt niet lang om gesteente te krijgen uit sedimenten, het heeft alleen de juiste omstandigheden nodig.”
Les 3: Effect op het landschap
Verbazend dat valleien zo snel kunnen worden uitgesleten
Mount Saint Helens laat zien welke verschillende soorten van erosie effect hebben op een landschap:
• De explosie schraapte de hellingen rond de berg kaal.
• De hete stromen van as en stoom verwoestten alles wat op hun weg lag.
• Puinlawines, bestaande uit grote rotsblokken en ijs (afkomstig van de top), veroorzaakten een aanzienlijke slijtage van het grondoppervlak.
• Kleine modderstromen kerfden de door eerdere modderstromen afgezette lagen weer uit. soms stroomde de modder zo hard – meer dan 100 km/uur! – dat zelfs de hardste onderliggende rotsen erosiesporen vertoonden; iets wat wetenschappers niet hadden verwacht.
• Golven in het Spirit Lake brachten ernstige erosie aan op de berghellingen die aan het meer grensden. Een enorme golf van wel 260 meter hoog erodeerde de noordelijke helling van het meer en maakte van de oever een kale rotswand.
• Sommige instabiele hellingen stortten in en lieten een zeer gevarieerd landschap achter.
Het verraste geologen dat valleien zo snel kunnen worden uitgesleten als bij de uitbarsting van de Mount saint Helens. Geoloog dr. Steve Austin spreekt zelfs over ‘the Little Grand Canyon of the Toutle River’, toespelend op de Grand Canyon in Arizona. Mount Saint Helens laat volgens hem in het klein zien wat het terugtrekkende water van de zondvloed allemaal in het groot teweeg moet hebben gebracht.
”
Les 4: Polystrate boomstammen
Bomen staan rechtop op de bodem van het meer
Na de uitbarsting bedekte een drijvende mat van stammen en plantenresten Spirit Lake. Aan veel stammen kon je nog zien waar de wortels zaten. Na een paar maanden raakten de stammen verzadigd met water. Heel wat stammen zonken verticaal, met de plaats waar eerst de wortels zaten naar beneden. Zo zakten ze in de bodem, waar ook andere plantenresten en schors lagen opgehoopt. Die plantenresten zorgden voor een zachte bodemlaag waarin de bomen makkelijk wegzakten. Geruime tijd later vroegen wetenschappers zich af of de stammen zich nog steeds in hun rechtopstaande positie bevonden. Sonaronderzoek onthulde dat dit inderdaad het geval was. Er zouden minstens 20.000 bomen verticaal op de bodem van Spirit Lake staan. Maar wat heb je aan die informatie? De aanvoer van materiaal door rivieren en regenval kan ervoor zorgen dat op de bodem van Spirit Lake erosiemateriaal wordt gedeponeerd. De stammen zullen dan door nieuw materiaal bedekt zijn en steken verticaal door de nieuwere sedimentlagen heen (polystrate boomstammen). Geologen kunnen na onderzoek concluderen dat het hier gaat om verschillende bossen die ooit op deze plek hebben gestaan. Die uitleg geven geologen tegenwoordig ook aan rechtopstaande stammen die gevonden worden in de aardlagen wereldwijd. Maar Spirit Lake laat zien dat het even goed kan gaan om ooit gezonken stammen tijdens een grote overstroming.
Les 5: Terugkeer
Herstel van dieren- en plantenleven overtrof de verwachtingen.
Les 6: Turfvorming
Steenkoolbedden bestaan grotendeels uit boomschors
Door de schurende werking van water en wind belandden veel takken en schors in spirit Lake. Dit materiaal zonk, samen met plantenresten en vulkanisch as. Toen de bodem na een jaar onderzocht werd, bleek dat er een veenlaag was ontstaan van verscheidene centimeters dik. Het veen bij Mount Saint Helens heeft dezelfde opbouw als steenkoollagen in het oosten van Amerika. Die steenkoolbedden bestaan ook grotendeels uit boomschors en lijken eveneens onder drijvende boomstammatten te zijn gevormd. De observatie in spirit Lake laat zien hoe tijdens de zondvloed steenkool kan zijn ontstaan. Geoloog John Morris voorspelt dat het veen in spirit Lake snel omgezet zal worden tot steenkool wanneer de vulkaan weer zou uitbarsten en er een nieuwe laag op de bodem wordt afgezet. Dit zou gebeuren door de druk van bovenliggend gesteente en de hitte.
Les 7 Vraagtekens bij dateringen
Een leeftijd van 2,4 miljoen jaar?
“Omdat Austins materiaal na 1980 afkoelde, dacht hij dat het gesteente te jong zou zijn om te kunnen dateren; er kon immers in die korte tijd bijna geen argon-40 zijn gevormd.”
Omdat Austins materiaal na 1980 afkoelde, dacht hij dat het gesteente te jong zou zijn om te kunnen dateren; er kon immers in die korte tijd bijna geen argon-40 zijn gevormd. Maar wat wees de test uit? Lavamonsters bleken een ‘kalium-argon-leeftijd’ te hebben van maar liefst 350.000 jaar! Er waren zelfs mineralen die een leeftijd opleverden van 2,4 miljoen jaar… terwijl het duidelijk is dat ze tussen 1980 en 1986 afkoelden. Austin vraagt zich dus af: “Als de bekende leeftijd door deze methode verkeerd wordt gedateerd, moeten we deze methode dan wel gebruiken en vertrouwen bij de datering van gesteente waarvan de leeftijd onbekend is?”
Op een congres in Assen sprak ik ook over deze vulkaan:
Dit artikel is met toestemming overgenomen uit Weet Magazine. De volledige bronvermelding luidt: Meerten, J.W. van, 2013, Explosief onthuld. Mount Saint Helens bood ‘minilab’ om catastrofale processen te checken, Weet 23: 12-18 (PDF).
