Averting An Acid Apocalypse: The Toxic Legacy Van Kawah Ijen (Op-Ed)

{h1}

Een enorm zuur meer is eng genoeg, maar als het boven op een actieve vulkanische caldera ligt - en niet ver van bevolkingscentra - is het een ramp die nog moet gebeuren. Geoloog jeff johnson legt in deze exclusieve WordsSideKick.com uit.

Jeffrey Johnson, universitair hoofddocent geowetenschappen aan Boise State University, heeft dit artikel bijgedragen aan WordsSideKick.com Expertvoices: Op-Ed & Insights.

Er zijn ongeveer 250 miljoen voertuigen in de Verenigde Staten. Stel je het meer van zuur voor dat zou ontstaan ​​als elke auto, vrachtwagen en motorfiets de inhoud van de batterij in een grote put zou lekken. Het resulterende reservoir zou meer dan een miljoen kubieke meter meten en een ruimte vullen die equivalent is aan een van 's werelds grootste sportstadions. Een dergelijk gigantisch zwembad zou zuur bijtend genoeg bevatten om de huid te verbranden en metaal op te lossen. Het zou een milieurood en een ecologische ramp betekenen.

Het zou ook in omvang en toxiciteit verbleken in vergelijking met 's werelds grootste vulkanische zuurmeer, Kawah Ijen, gelegen in de bergen van Oost-Java, Indonesië.

Het uitzicht naar het westen over het Ijen-kratermeer met de zwavelkoepel zichtbaar linksonder in het frame.

Het uitzicht naar het westen over het Ijen-kratermeer met de zwavelkoepel zichtbaar linksonder in het frame.

Krediet: Jeffrey Johnson

Een bijtende krater onderzoeken

Het kratermeer van Kawah Ijen meet meer dan een halve mijl in diameter en het volume is meer dan 40 miljoen kubieke meter (d.w.z. groter dan het gecombineerde volume van alle NFL-voetbalstadions). De gemiddelde pH van minder dan 0,5 is aanzienlijk lager dan die van pH 1-accuzuur.

Hoewel zowel de autobatterijen als het meer van Kawah Ijen hoofdzakelijk uit hetzelfde zwavelzuur bestaan, wordt de zwavel van Kawah Ijen op natuurlijke wijze van zijn vulkanische gastheer afgetapt. Deze zwavel is afkomstig van een magma reservoir ergens onder het 650 meter diepe, ondoorzichtige aquamarijn water. Het magma is continu "exlosving" of ontluchting, een brouwsel van koolstofdioxide, zwavelgassen en andere vluchtige stoffen. De zwavelgassen worden meestal "geschrobd" door het circulerende water van het hydrothermale systeem, dat verbonden is met het meer erboven. Daar worden bellen van zwavelgas gecombineerd met waterstofionen om zwavelzuur te produceren. [Stranger than Fiction: Volcanic Eruption Creations Deadly Acid Lake]

Langs de zuidoostelijke rand van het meer is het hydrothermale systeem relatief uitgedroogd. Dit betekent dat de hitte van de vulkaan uitgedroogde leidingen heeft die de doorgang van schadelijk zwavelgas naar het oppervlak mogelijk maken. Deze fumarolen aan het meer stoten een blauwwitte damp uit met een scherpe, verbrande geur (overeenkomend met zwaveldioxide) met een rioolgeurende ondertoon (waterstofsulfide).

Arbeiders lijken klein naast enorme zwavelblokken op de koepel aan de zuidoostrand van het Ijen-kratermeer.

Arbeiders lijken klein naast enorme zwavelblokken op de koepel aan de zuidoostrand van het Ijen-kratermeer.

Krediet: Jeffrey Johnson

Werknemers navigeren door gaswolken en rond oververhitte fumarolen. De Fahrenheit (~ 300 graden Celsius) -openingen van 600 graden zijn heet genoeg om de gele rots te laten smelten, en deze stroomt over korte afstanden als een exotische goudkleurige 'lava'. De gasconcentraties zijn krachtig genoeg dat ze met elkaar reageren, waardoor elementaire zwavel wordt neergeslagen, een neongele vaste stof. De zwavel wordt gewonnen door de lokale bevolking, die de giftige gassen riskeert om grote blokken te verzamelen - uitgevoerd in onmogelijk zware rieten manden. In het verleden werd het mineraal gebruikt als een bestanddeel in vuurwapenpoeder, maar nu wordt het voornamelijk gebruikt om suiker te bleken.

Ongelooflijk dat waterstofsulfidedampen uit de lava in brand staan. Ze verbranden overdag onzichtbaar, maar tijdens de nacht geeft het branden een surrealistische blauwe vlam af, een iconische plek die toeristen van over de hele wereld trekt.

Terwijl toeristen en werknemers Kawah Ijen dagelijks bezoeken, proberen Indonesische en internationale wetenschappers de omvang van de gevaren daar te begrijpen. Het zure meer en de ontluikende zwavel zijn slechts de oppervlakte-uiting van een met gas gevuld magma met een groot explosief potentieel. Volcanologen werken aan het ontwikkelen van monitoringstrategieën om potentiële gevaren te verminderen.

Een zwavelmijnwerker draagt ​​150 lbs. van het gele mineraal naar beneden van de Ijen Crater-koepel.

Een zwavelmijnwerker draagt ​​150 lbs. van het gele mineraal naar beneden van de Ijen Crater-koepel.

Krediet: Jeffrey Johnson

Het ontrafelen van een vulkanische erfenis

Onderzoek dat in het afgelopen jaar is gepubliceerd, richt zich op de historische erfenis van Kawah Ijen, die cruciaal is voor het begrijpen van zijn toekomst. Een tweede paper, gepubliceerd vorige maand, schetst de wetenschappelijke analyses die kunnen en moeten worden gebruikt om te anticiperen op toekomstige vulkanische onrust.

"Kawah Ijen vulkanische activiteit: een overzicht", is een studie onder leiding van Corentin Caudron van de Universiteit van Cambridge en gepubliceerd in 2015 in Bulletin of Volcanology. Het beschrijft de dynamische geschiedenis van de vulkaan van het kratermeer, met inbegrip van de meest belangrijke historische gebeurtenis in 1817. Die "freatomagmatische" uitbarsting was bijzonder gewelddadig vanwege de interactie tussen magma en zowel hydrothermale als merenwateren. Het is een herinnering dat magma dicht bij de oppervlakte staat en dat er in de toekomst krachtige uitbarstingen zullen zijn.

Het paroxysma van 1817, dat op 16 januari begon, bestond uit explosies en uitbarstingen van uitbarstingsuitbarstingen die tot februari doorliepen. Het Caudron-artikel vat de negentiende-eeuwse ooggetuigenverslagen samen van wijdverbreide verwoestingen rond de vulkaan, van stroomgebieden vernietigd door zure uitstroming tot aan de oceaan, van het asfalt dat dicht genoeg is om dag en nacht te veranderen, en van bamboehutten ingestort onder het gewicht van tephra (fragmenten van de rots). Rapporten onthullen ook de opmerkelijke verdwijning van het zure meer en een diepe krater op zijn plaats.

Corentin Caudron en een collega verzamelen dieptemetingen bij het Ijen-kratermeer.

Corentin Caudron en een collega verzamelen dieptemetingen bij het Ijen-kratermeer.

Krediet: Corentin Caudron

Ten tijde van het paroxisme van 1817 bevonden zich geen bevolkingscentra in de buurt van het kratermeer, maar dit is niet langer het geval: Java is het meest dichtbevolkte grote eiland op aarde en zijn 141 miljoen inwoners vormen een dichtheid van ongeveer 10 keer die van Californië. Mocht er vandaag een vergelijkbare uitbarsting optreden, dan zouden zure vulkanische modderstromen (of lahars) de westelijke dijk van het meer overslaan en de Banyu Putih-vallei en bijbehorende irrigatiesystemen binnengaan. Het zou ook tienduizenden mensen in gevaar brengen.

Verslagen van historische activiteit na 1817 worden ook verzameld in de Corentin-krant: Hoewel er geen verdere magmatische activiteit bekend is, blijft Ijen adverteren voor een onzekere onrust door middel van krachtige ontgassing en convectie van het kratermeer. In de jaren na 1817 vulde Ijen's krater zich met regenwater, dat snel zuur werd door percolerend zwavelgas.

Kleine vulkanische activiteit sinds 1817 heeft een krachtige opstand van het meer met intense bubbels van gassen en waterfonteinen, indrukwekkende damppluimen uit het meer en abrupte toename van de temperatuur van het meer. Volcanologen zijn van mening dat elk gedrag een crisis of vulkanische noodsituatie kan voorspellen.

De energetische oppervlakteactiviteit van het meer in 1917 - 100 jaar na de magmatische uitbarsting - werd bijvoorbeeld mogelijk veroorzaakt door een lokale, niet-vulkanische aardbeving. De referenties van Corentin speculeren dat het schudden van aardbevingen wat water op en over de westelijke dam zou hebben "gekloppt", wat zou hebben geleid tot een verlaging van het niveau van het meer en potentiële vulkanische activiteit. Verminderde diepte van het meer zou hebben geleid tot lagere drukken aan de bodem van het meer, waardoor het kwetsbare hydrothermale systeem van de vulkaan werd verstoord. Dat wil zeggen, lagere druk zou meer koken en ontgassen hebben aangemoedigd.

Dit mechanisme suggereert een waarschijnlijk en mogelijk haartrigger feedbackrisico. Krachtig borrelen van het meer kan mogelijk aanzienlijk meerwater morsen. Als alternatief kan een regionale aardbeving of een spontane aardverschuiving van de steile wanden van de krater een seiche van water veroorzaken om over te lopen in de uitlaat van het meer. Een van deze "vloedgolven" zou leiden tot een daling van de sluitdruk, alsof het deksel van een enorme snelkookpan werd verwijderd.

Een dergelijk scenario zou leiden tot een verminderde beperkende druk van het magmatische systeem, dat een met gas gevuld magma heel goed zou kunnen destabiliseren, en het scenario vanaf 1817 zou herhalen.

Onderzoekers studeren een zeer zuur IJskratermeer.

Onderzoekers studeren een zeer zuur IJskratermeer.

Krediet: Corentin Caudron

Anticiperen op de volgende uitbarsting

Na de activiteit in 1917 werd de economische impact van Ijen's zure effluentie verwacht, zelfs als het gevarenpotentieel niet volledig werd gewaardeerd. Nederlandse kolonisten bouwden een dam aan de lage westelijke rand van het meer. Toen het waterniveau de top van de dam naderde, werd de vloeistof door sluizen en langs de nabijgelegen plantages binnen de Kendeng Caldera omgeleid.

Indonesische staatsburgers hielden Ijen beter in de gaten na de onafhankelijkheid van het land in 1945. Autoriteiten die in periodes van explosieve ontgassing van Ijen constateerden seismometers, de ruggengraat van vulkaanmonitoring, in de jaren tachtig. Meer explosies gemeld door mijnwerkers en toeristen in de jaren 1990 en verhoogde aardbevingen in de vroege jaren 2000 veroorzaakten incidentele sluitingen van de krater.

Meest recent, in 2011 en 2012, betekende hernieuwde, verhoogde aardbevingsactiviteit potentiële magmabeweging. Deze potentiële crisis heeft ertoe bijgedragen lokale wetenschappers en medewerkers van de internationale gemeenschap te motiveren zich te concentreren op technieken die bijzonder geschikt zijn om de unieke onrust van deze vulkaan te volgen.

IJen is geclassificeerd als een typevoorbeeld "natte vulkaan" en de onderzoekers hebben in het najaar van 2014 een speciale "Wet Volcanoes Field Workshop" bijeengeroepen om een ​​reeks geschikte monitoringtechnieken voor dit relatief speciale type vulkanisch systeem te testen en te implementeren. Het resultaat was een Geological Society of London Special Publication die strategieën benadrukte voor verbeterde monitoring van Ijen. De paper, geleid door Hendra Gunawan van het Centrum voor Volcanologie en Geologische Gevarenbestrijding in Indonesië, toont de mogelijkheden en uitdagingen van de traditionele monitoringtechnieken toegepast op Ijen.

In deze studie bespreken vulkanologen de toepassing van vier primaire monitoringtechnieken - seismisch, deformatie, gas en thermisch - op natte vulkanen.

seismisch, of monitoring van aardbevingen, wordt het meest gebruikt bij vulkanen over de hele wereld en wordt gebruikt om een ​​toename van aardbevingen te volgen, die meestal aan uitbarstingen voorafgaat. Seismische monitoring bij Ijen is echter gecompliceerd vanwege het hoge niveau van continu schudden op de achtergrond. Het actieve hydrothermale systeem van Ijen omvat het koken van grondwater, dat bijdraagt ​​aan een constante trilling of trilling. Tegen deze lawaaierige achtergrond is een solitaire seismometer mogelijk niet in staat om kritische aardbevingen te detecteren die worden geïnitieerd door de beweging van magma. Dientengevolge hebben onderzoekers in dit onderzoek een reeks seismische instrumentatie ingezet, met vele seismometers dicht bij elkaar gegroepeerd. Die array dient als een gevoelige stethoscoop en onderscheidt achtergrondgeluid van potentieel onheilspellende aardbevingen.

Voor het eerst hebben seismologen ook sensoren geïntegreerd die drukfluctuaties in de atmosfeer detecteren en tegelijkertijd de bewegingen van de grond controleren. De onderzoekers toonden aan dat microfoons gevoelig voor sub-hoorbare frequenties (infrageluid) fumarol ontgassen kunnen detecteren, en potentiële veranderingen in het fumarolische systeem.

Deformatie monitoring, waarin de vorm van de vulkaan subtiel verandert, complementair is aan seismische technieken en het wijst op potentiële migratie van magma over langere tijdschalen.De Ijen-vervormingsstudies omvatten een precisiemapping van meer dan 1.400 foto's met een hoge resolutie gemaakt met spiegelreflexcamera's vanuit verschillende gezichtspunten rond de krater. Deze krachtige en relatief nieuwe mappingtechniek wordt "structure from motion" genoemd en produceert submeter-schaal digitale hoogtemodellen voor Kawah Ijen. Herhaalde enquêtes in toekomstige veldcampagnes kunnen nu gebieden van kritieke grondvervorming en aardverschuivingsincidenten in kaart brengen en uitleggen.

Naast seismische en vervormingsstudies, bewaking van de vrijkomende gassen en warmte geeft aanwijzingen over de toestand van de opwinding van een vulkaan, inclusief de nabijheid van magma aan de oppervlakte.

Voor gasdetectie op afstand heeft het onderzoeksteam verschillende technologieën geïntegreerd: multigasensensoren bemonsterde fumarolen en meerwater rechtstreeks, terwijl ultravioletcamera's en spectrometers op afstand de zwavelemissies van randen van de krater en het meer gemeten. Sommige van de technieken zijn nieuw, zoals diodelaserspectroscopie, die een verhoogde kooldioxide-uitstoot van het oppervlak van het meer liet zien, omdat deze gassen naar boven uit de luchtopeningen van het meer naar beneden sijpelen. Toekomstige veranderingen in de verhouding van kooldioxide- en zwavelemissies - en hun hoeveelheden - zijn kritische indicatoren van mogelijke onrust bij veel vulkanen, waaronder Ijen.

Tot slot voerde het team thermische monitoring uit op zowel meren- als fumarolvelden om de oppervlaktetemperaturen in kaart te brengen en rechtstreeks de temperatuur van fumarolen (tot 650 F, of 340 C) en temperatuur van het meer (ongeveer 90 F of 30 C) te meten. In het verleden was het verhogen van de temperatuur van het meer (het bereiken van meer dan 120 F, of 50 C) een indicator van een verhoogde advectie van de hitte en een mogelijk verontrustende indicator van de hangende magmatische activiteit.

Een topografische en bathymetrische kaart met hoge resolutie van Ijen Crater Lake. De gele zwavelkoepel is zichtbaar in de rechterbenedenhoek van kaart a. Oorspronkelijke bron van figuur is

Een topografische en bathymetrische kaart met hoge resolutie van Ijen Crater Lake. De gele zwavelkoepel is zichtbaar in de rechterbenedenhoek van kaart a. Oorspronkelijke bron van figuur is "Nieuwe inzichten in het vulkanische systeem van Kawah Ijen uit het natte vulkaanworkshop-experiment", Geological Society of London (2016).

Krediet: Corentin Caudron

IJen is niet de enige

Het geïntegreerde werk heeft hernieuwde aandacht voor de acute gevaren van Ijen, een gevaarlijk zure meer en een magmatisch systeem op de rand gebracht, dat tot uiting komt in een extreem hoge hitte- en gasstroom.

Als u een actueel expert bent - onderzoeker, zakelijk leider, auteur of innovator - en een nieuw stuk wilt bijdragen, e-mail ons hier.

Als u een actueel expert bent - onderzoeker, zakelijk leider, auteur of innovator - en een nieuw stuk wilt bijdragen, e-mail ons hier.

De geschiedenis geeft aan dat bedreigingen van dit soort nat vulkanisch systeem zeer reëel zijn. Ruapehu, een veel kleiner zuur meer in Nieuw-Zeeland, is een bewijs van wat er zou kunnen gebeuren. In 1953 mislukte de natuurlijke sedimentdam van het kratermeer, verzwakt door zuurverwijdering, catastrofaal, en bij afwezigheid van een aardverschuiving, aardbeving of magmatische uitbarsting. Er werd een relatief kleine lahar gegenereerd, waarbij een railbrug 2 uur stroomafwaarts werd vernietigd. Kort daarna stortte een passagierstrein uit de verwoeste baan en vermoordde 151 van de 285 mensen aan boord. Deze tragedie, bekend als de Tangiwai-ramp, was te wijten aan een Ruapehu-overstroming die ongeveer 100 keer kleiner is dan het volume aan zure wateren dat momenteel in beslag wordt genomen door Kawah Ijen.

Een virtuele zekerheid is dat op een dag de wateren van Ijen catastrofaal zullen vrijkomen, hetzij tijdens explosief vulkanisme of door destabilisatie door regionale aardbevingen of aardverschuivingen. Verbeterde monitoringinspanningen zullen een dergelijke gebeurtenis niet afwenden, maar zullen van vitaal belang zijn om te anticiperen wanneer en hoe groot de gebeurtenis kan zijn - noodzakelijk om te anticiperen op een beperking van de gevaren. Op deze manier proberen vulkaanwetenschappers die werken met gezondheids- en veiligheidsautoriteiten de impact voor risicogroepen te minimaliseren.

Volg alle Expert Voices-problemen en debatten - en deel uitmaken van de discussie - op Facebook, Twitter en Google+. De weergegeven meningen zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de mening van de uitgever. Deze versie van het artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




Onderzoek


'Dark Lightning' Sparks Call For More Earth-Gazing Satellites
'Dark Lightning' Sparks Call For More Earth-Gazing Satellites

Wat Is De Grootste Waterval Ter Wereld?
Wat Is De Grootste Waterval Ter Wereld?

Science Nieuws


Waarom De 'Hoverboard'-Scooter So Fly Is
Waarom De 'Hoverboard'-Scooter So Fly Is

Vier Weken Zwanger: Wat Te Verwachten
Vier Weken Zwanger: Wat Te Verwachten

'Failed' Arctic Expedition Gevierd Op 100-Jarig Jubileum
'Failed' Arctic Expedition Gevierd Op 100-Jarig Jubileum

Echte Soldaten Houden Van Hun Robotbroeders
Echte Soldaten Houden Van Hun Robotbroeders

Krachtige Ideeën: Kippenveren Kunnen Brandstof Opslaan
Krachtige Ideeën: Kippenveren Kunnen Brandstof Opslaan


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com