Prehistorische erupties
Een sintelkegel en omringende stromen op Mauna Loa
Om zijn enorme omvang binnen zijn relatief korte (geologisch gezien) 600.000 tot 1.000.000 levensjaren te hebben bereikt, Mauna Loa zou logischerwijs zeer snel gegroeid moeten zijn in de loop van zijn ontwikkelingsgeschiedenis, en uitgebreide op houtskool gebaseerde koolstofdatering (misschien wel de meest uitgebreide prehistorische eruptiedatering op aarde) heeft een record opgeleverd van bijna tweehonderd betrouwbaar gedateerde extante stromen die deze hypothese bevestigen.
De oudst blootgelegde stromen op Mauna Loa zijn vermoedelijk de Ninole Heuvels op de zuidflank, subaeriaal basaltgesteente van ongeveer 100 tot 200 duizend jaar oud. Zij vormen een terras waartegen jongere stromen zich sindsdien hebben gebogen, zwaar geërodeerd en in de richting van de helling ingesneden; men denkt dat dit het resultaat is van een periode van erosie als gevolg van een verandering in de richting van de lavastroom, veroorzaakt door de prehistorische ineenstorting van de vulkaan. Deze worden gevolgd door twee eenheden van lavastromen, gescheiden door een tussenliggende aslaag die bekend staat als de Pāhala-aslaag: het oudere Kahuka-basalt, dat schaars is blootgelegd op de onderste zuidwestelijke breuklijn, en het jongere en veel wijder verbreide Kaʻu-basalt, dat op grotere schaal op de vulkaan voorkomt. De Pāhala as zelf werd gedurende een lange periode geproduceerd, ongeveer 13 tot 30 duizend jaar geleden, hoewel zware verglazing en interacties met stromen na en voor het ontstaan ervan een exacte datering hebben verhinderd. Hun ouderdom komt ruwweg overeen met de vergletsjering van Mauna Loa tijdens de laatste ijstijd, wat de uitgesproken mogelijkheid doet rijzen dat zij het produkt zijn van een freatomagmatische wisselwerking tussen de reeds lang verdwenen gletsjers en de eruptieve activiteiten van Mauna Loa.
Studies hebben aangetoond dat er een cyclus optreedt waarin de vulkanische activiteit op de top gedurende enkele honderden jaren overheerst, waarna de activiteit nog enkele eeuwen verschuift naar de riftzones, en dan weer terug naar de top. Er zijn duidelijk twee cycli vastgesteld, die elk 1.500-2.000 jaar duren. Dit cyclische gedrag is uniek voor Mauna Loa onder de Hawaiiaanse vulkanen. Tussen ongeveer 7.000 en 6.000 jaar geleden was Mauna Loa grotendeels inactief. De oorzaak van deze activiteitsonderbreking is niet bekend, en er is geen soortgelijke onderbreking gevonden bij andere vulkanen op Hawaii, met uitzondering van die welke zich momenteel in het post-schildstadium bevinden. Tussen 11.000 en 8.000 jaar geleden was de activiteit intenser dan nu. De algemene groeisnelheid van Mauna Loa is echter waarschijnlijk de laatste 100.000 jaar beginnen te vertragen, en de vulkaan zou in feite het einde kunnen naderen van zijn tholeiitische basalt schildvormende fase.
Recente geschiedenis
Lava fonteinen en a’a kanaal stroom van Mauna Loa, 1984
Oeroude Hawaiianen zijn al ongeveer 1.500 jaar aanwezig op het eiland Hawaiʻi, maar zij hebben bijna geen verslagen bewaard over vulkanische activiteit op het eiland, buiten een paar fragmentarische verslagen die dateren uit de late 18e en vroege 19e eeuw. Mogelijke uitbarstingen deden zich voor rond 1730 en 1750 en ergens tussen 1780 en 1803. Een missionaris op Maui was getuige van een uitbarsting in juni 1832, maar de 190 km (118 mijl) tussen de twee eilanden en het gebrek aan duidelijke geologische bewijzen hebben deze getuigenis in twijfel getrokken. De eerste volledig bevestigde historisch getuigde uitbarsting was dus die van januari 1843; sindsdien is Mauna Loa 32 maal uitgebarsten.
Historische uitbarstingen op Mauna Loa zijn typisch Hawaiiaans van karakter en zelden gewelddadig, beginnend met het ontstaan van lavafonteinen over een enkele kilometers lange kloof die in de volksmond bekend staat als het “gordijn van vuur” (vaak, maar niet altijd, voortplantend vanaf de top van Mauna Loa) en zich uiteindelijk concentrerend bij een enkele opening, het langdurige eruptieve centrum ervan. De activiteit op de top wordt gewoonlijk gevolgd door uitbarstingen aan de flanken, die enkele maanden kunnen duren, en hoewel Mauna Loa historisch gezien minder actief is dan zijn buur Kilauea, produceert hij grotere hoeveelheden lava in kortere perioden. De meeste uitbarstingen vinden plaats op de top of in één van de twee grote breukzones; in de afgelopen tweehonderd jaar vond 38 procent van de uitbarstingen plaats op de top, 31 procent in de noordoostelijke breukzone, 25 procent in de zuidwestelijke breukzone, en de resterende 6 procent in de noordwestelijke openingen. 40 procent van het oppervlak van de vulkaan bestaat uit lavas van minder dan duizend jaar oud, en 98 procent uit lavas van minder dan 10.000 jaar oud. Naast de top en de kloofzones is de noordwestelijke flank van Mauna Loa ook de bron geweest van drie historische uitbarstingen.
De uitbarsting van 1843 werd gevolgd door uitbarstingen in 1849, 1851, 1852, en 1855, waarbij de stroming van 1855 bijzonder omvangrijk was. 1859 markeerde de grootste van de drie historische stromen die gecentreerd waren op de noordwestflank van Mauna Loa, waarbij een lange lavastroom werd geproduceerd die de oceaan bereikte aan de westkust van het eiland Hawaii, ten noorden van Kīholo Bay. Een uitbarsting in 1868 ging gepaard met de enorme aardbeving van 1868 in Hawaii, een aardbeving met een kracht van acht die 77 levens eiste en de grootste aardbeving blijft die het eiland ooit heeft getroffen. Na verdere activiteit in 1871 kende Mauna Loa bijna ononderbroken activiteit van augustus 1872 tot 1877, een langdurige en volumineuze uitbarsting die ongeveer 1.200 dagen duurde en nooit verder kwam dan de top. Een korte uitbarsting van één dag in 1877 was ongewoon omdat deze onder water plaatsvond, in de Kealakekua-baai, en binnen een mijl van de kustlijn; nieuwsgierige toeschouwers die het gebied in boten naderden, maakten melding van ongewoon woelig water en af en toe drijvende blokken verharde lava. Verdere uitbarstingen vonden plaats in 1879 en vervolgens tweemaal in 1880, waarvan de laatste in 1881 plaatsvond en binnen de huidige grenzen van de grootste stad van het eiland, Hilo, kwam; in die tijd was de nederzetting echter een dorp aan de kust dat verder van de vulkaanhelling af lag, en werd dus niet getroffen.
Klikbare kaart met de gevarenkartering van de United States Geological Survey voor het eiland Hawaii; de laagste cijfers komen overeen met de hoogste gevarenniveaus.
Mauna Loa bleef actief en van de uitbarstingen die plaatsvonden in 1887, 1892, 1896, 1899, 1903 (tweemaal), 1907, 1914, 1916, 1919 en 1926, waren er drie (in 1887, 1919 en 1926) gedeeltelijk subaerieel. De uitbarsting van 1926 in het bijzonder is opmerkelijk omdat deze een dorp bij Hoʻōpūloa overspoelde, waarbij 12 huizen, een kerk en een kleine haven werden verwoest. Na een gebeurtenis in 1933 veroorzaakte de uitbarsting van Mauna Loa in 1935 een publieke crisis toen de stromen richting Hilo begonnen te gaan. Er werd besloten tot een bombardement, gepland door toenmalig luitenant-kolonel George S. Patton, om te proberen de stromen om te leiden. Het bombardement, uitgevoerd op 27 december, werd een succes verklaard door Thomas A. Jaggar, directeur van het Hawaiian Volcano Observatory, en de lava stopte met stromen op 2 januari 1936. De rol die het bombardement speelde bij het beëindigen van de uitbarsting is sindsdien echter zwaar betwist door vulkanologen. Een langere, maar aan de top gebonden uitbarsting in 1940 was relatief minder interessant.
De uitbarsting van Mauna Loa in 1942 vond plaats slechts vier maanden na de aanval op Pearl Harbor en de toetreding van de Verenigde Staten tot de Tweede Wereldoorlog, en creëerde een uniek probleem voor de Verenigde Staten in oorlogstijd. De uitbarsting vond plaats tijdens een nachtelijke verduistering van het eiland, en de helderheid van de uitbarsting dwong de regering de plaatselijke pers het zwijgverbod op te leggen, in de hoop te voorkomen dat nieuws over de uitbarsting zou worden verspreid, uit angst dat de Japanners het zouden gebruiken om het eiland te bombarderen. Maar toen de stromen van de uitbarsting zich snel over de flank van de vulkaan verspreidden en een bedreiging vormden voor de ʻOlaʻa-goot, de belangrijkste waterbron van Mountain View, besloot de luchtmacht van het Amerikaanse leger haar eigen bommen op het eiland te gooien in de hoop de stromen weg te leiden van de gracht; zestien bommen met een gewicht van 136 tot 272 kg elk werden op het eiland gegooid, maar hadden weinig effect. Uiteindelijk stopte de uitbarsting vanzelf.
Na een gebeurtenis in 1949 vond de volgende grote uitbarsting bij Mauna Loa plaats in 1950. Deze uitbarsting, afkomstig uit de zuidwestelijke kloofzone van de vulkaan, blijft de grootste kloofgebeurtenis in de moderne geschiedenis van de vulkaan. Ze duurde 23 dagen, stootte 376 miljoen kubieke meter lava uit en bereikte binnen 3 uur de oceaan op 24 km afstand. De uitbarsting van 1950 was niet de grootste vulkaanuitbarsting (de langdurige uitbarsting van 1872-1877 produceerde meer dan twee keer zoveel materiaal), maar was wel een van de snelste: in een tiende van de tijd werd dezelfde hoeveelheid lava geproduceerd als bij de uitbarsting van 1859. De stromen overspoelden het dorp Hoʻokena-mauka in Zuid-Kona, staken Hawaii Route 11 over en bereikten de zee binnen vier uur na de uitbarsting. Hoewel er geen doden vielen, werd het dorp permanent verwoest. Na de uitbarsting van 1950 ging Mauna Loa een lange periode van rust tegemoet, slechts onderbroken door een kleine eendaagse uitbarsting in 1975. In 1984 kwam het echter weer tot leven, eerst op de top van Mauna Loa, en vervolgens met een smalle, gekanaliseerde ‘a’a-stroom die tot op 6 km van Hilo naar beneden stroomde, dicht genoeg om de stad ’s nachts te verlichten. De stroom kwam echter niet dichterbij, omdat twee natuurlijke dijken verderop braken en de actieve stromen omleidden.
Mauna Loa is sindsdien niet meer uitgebarsten, en vanaf 2020 is de vulkaan al meer dan 35 jaar rustig, de langste periode van stilte in de geregistreerde geschiedenis. Als we de kleine activiteit in 1975 niet meerekenen, was Mauna Loa inactief gedurende een periode van 34 jaar tussen 1950 en 1984. De recente inactiviteit is hoogstwaarschijnlijk niet van lange duur, want zelfs een eeuw van geringe activiteit is een zeer korte periode in de enkele honderdduizenden jaren oude geschiedenis van Mauna Loa.
Gevaren
Mauna Loa is aangewezen als Decade Volcano, een van de zestien vulkanen die door de International Association of Volcanology and Chemistry of the Earth’s Interior (IAVCEI) zijn aangewezen als vulkanen die bijzondere studie waard zijn in het licht van hun geschiedenis van grote, destructieve erupties en de nabijheid van bevolkte gebieden. De United States Geological Survey brengt de gevarenzones van het eiland in kaart op een schaal van één tot negen, waarbij de gevaarlijkste gebieden met de kleinste cijfers overeenkomen. Op basis van deze classificatie hebben de continu actieve caldera op de top van Mauna Loa en de kloofzones een niveau 1-classificatie gekregen. Een groot deel van het gebied onmiddellijk rond de kloofzones wordt beschouwd als niveau twee, en ongeveer 20% van het gebied is in historische tijden bedekt geweest met lava. Een groot deel van de rest van de vulkaan is risiconiveau drie, waarvan ongeveer 15 tot 20 procent in de afgelopen 750 jaar bedekt is geweest met stromen. Twee delen van de vulkaan, het eerste in het Naalehu-gebied en het tweede op de zuidoostflank van de breukzone van Mauna Loa, worden echter door de plaatselijke topografie beschermd tegen eruptieve activiteit, en zijn daarom aangewezen als gevaarniveau 6, vergelijkbaar met een vergelijkbaar geïsoleerd segment op Kīlauea.
Hoewel vulkaanuitbarstingen op Hawaii zelden slachtoffers eisen (het enige directe historische dodelijke slachtoffer als gevolg van vulkanische activiteit op het eiland vond plaats op Kīlauea in 1924, toen een ongewoon explosieve uitbarsting stenen naar een toeschouwer slingerde), is materiële schade als gevolg van overstroming door lava een veelvoorkomend en kostbaar gevaar. Uitbarstingen van het Hawaiiaanse type veroorzaken gewoonlijk uiterst traag bewegende stromen die stapvoets voortschrijden en weinig gevaar voor mensenlevens opleveren, maar dit is strikt genomen niet het geval; de uitbarsting van Mauna Loa in 1950 stootte in drie weken evenveel lava uit als de recente uitbarsting van Kīlauea in drie jaar produceerde en bereikte het zeeniveau binnen vier uur na het begin ervan, waarbij het dorp Hoʻokena Mauka en een belangrijke snelweg op weg daarheen werden overspoeld. Een eerdere uitbarsting in 1926 overspoelde het dorp Hoʻōpūloa Makai, en Hilo, gedeeltelijk gebouwd op lavas van de uitbarsting van 1880-81, loopt het risico van toekomstige uitbarstingen. De uitbarsting van 1984 bereikte bijna de stad, maar stopte kort nadat de stroom stroomopwaarts was omgeleid.
Een potentieel groter gevaar bij Mauna Loa is een plotselinge, massale instorting van de flanken van de vulkaan, zoals de uitbarsting die tussen 100.000 en 200.000 jaar geleden de westflank van de vulkaan trof en de huidige Kealakekua-baai vormde. Diepe breuklijnen zijn een algemeen kenmerk van de Hawaiiaanse vulkanen, waardoor grote delen van hun flanken geleidelijk naar beneden glijden en structuren vormen als de Hilina Slump en de oude Ninole Hills; grote aardbevingen kunnen snelle instortingen van de flanken langs deze lijnen veroorzaken, waardoor enorme aardverschuivingen ontstaan en mogelijk even grote tsunami’s worden veroorzaakt. Onderzees onderzoek heeft talrijke aardverschuivingen langs de Hawaiiaanse keten aan het licht gebracht en het bewijs geleverd van twee van dergelijke reusachtige tsunami-gebeurtenissen: 200.000 jaar geleden werd Molokaʻi getroffen door een tsunami van 75 m, en 100.000 jaar geleden werd Lānaʻi getroffen door een megatsunami van 325 m hoog. Een recenter voorbeeld van de risico’s van aardverschuivingen deed zich voor in 1975, toen de Hilina Slump plotseling enkele meters naar voren schoof en een aardbeving van 7,2 Mw veroorzaakte, alsmede een tsunami van 14 m die twee kampeerders in Halape het leven kostte.
Monitoring
Het Hawaïaanse vulkaanobservatorium (HVO), tegenwoordig een afdeling van de United States Geological Survey, werd in 1912 op Kīlauea opgericht en is de belangrijkste organisatie die zich bezighoudt met het monitoren, observeren en bestuderen van Hawaïaanse vulkanen. Thomas A. Jaggar, de oprichter van het observatorium, probeerde een expeditie naar de top van Mauna Loa te ondernemen om de uitbarsting van 1914 te observeren, maar werd afgewezen door de zware tocht die daarvoor nodig was (zie Beklimmingen). Nadat hij de hulp had ingeroepen van Lorrin A. Thurston, slaagde hij er in 1915 in het Amerikaanse leger ervan te overtuigen een “eenvoudige route naar de top” aan te leggen voor openbaar en wetenschappelijk gebruik, een project dat in december van dat jaar werd voltooid; het observatorium is sindsdien op de vulkaan aanwezig gebleven.
Erupties op Mauna Loa worden bijna altijd voorafgegaan door en gaan gepaard met langdurige episodes van seismische activiteit, waarvan het monitoren in het verleden het voornaamste en vaak enige waarschuwingsmechanisme was en dat vandaag nog steeds levensvatbaar is. Sinds het begin van het Waarnemingscentrum zijn er seismische stations op Hawaiʻi onderhouden, maar deze waren hoofdzakelijk geconcentreerd op Kīlauea, terwijl de dekking op Mauna Loa in de loop van de 20e eeuw slechts langzaam verbeterde. Na de uitvinding van moderne bewakingsapparatuur werd de ruggengraat van het huidige bewakingssysteem in de jaren 1970 op de vulkaan geïnstalleerd. De uitbarsting van Mauna Loa in juli 1975 werd voorafgegaan door meer dan een jaar van seismische onrust, waarbij het HVO vanaf eind 1974 waarschuwingen uitbracht aan het grote publiek; de uitbarsting van 1984 werd op soortgelijke wijze voorafgegaan door maar liefst drie jaar van ongewoon hoge seismische activiteit, waarbij vulkanologen in 1983 een uitbarsting binnen twee jaar voorspelden.
Het moderne bewakingssysteem op Mauna Loa bestaat niet alleen uit het seismische netwerk ter plaatse, maar ook uit een groot aantal GPS-stations, tiltmeters en rekmeters die op de vulkaan zijn verankerd om de bodemvervorming ten gevolge van de zwelling in de onderaardse magmakamer van Mauna Loa in het oog te houden, hetgeen een vollediger beeld geeft van de gebeurtenissen die uitbarstingsactiviteit teweegbrengen. Het GPS-netwerk is het meest duurzame en wijdvertakte van de drie systemen, terwijl de tiltmeters de meest gevoelige voorspellende gegevens verschaffen, maar gevoelig zijn voor foutieve resultaten die geen verband houden met de werkelijke grondvervorming; niettemin werd bij een survey-lijn over de caldera een toename van 76 mm (3 in) in de breedte gemeten in het jaar dat voorafging aan de uitbarsting van 1975, en een soortgelijke toename in de uitbarsting van 1984. Spanningsmeters daarentegen zijn betrekkelijk zeldzaam. Het observatorium onderhoudt ook twee gasdetectoren bij Mokuʻāweoweo, de caldera op de top van Mauna Loa, evenals een publiek toegankelijke live webcam en incidentele screenings door interferometrische synthetische apertuur radarbeelden.