Prehistoryczne erupcje
Stożek żużlowy i otaczające go przepływy na Mauna Loa
Aby osiągnąć swój ogromny rozmiar w ciągu swojego stosunkowo krótkiego (geologicznie rzecz biorąc) 600 000 do 1 000 000 lat życia, Mauna Loa logicznie rzecz biorąc musiałaby rosnąć niezwykle szybko w swojej historii rozwoju, a rozległe datowanie radiowęglowe oparte na węglu drzewnym (być może najbardziej rozległe takie datowanie prehistorycznych erupcji na Ziemi) zgromadziło zapis prawie dwustu wiarygodnie datowanych istniejących przepływów potwierdzających tę hipotezę.
Za najstarsze odsłonięte przepływy na Mauna Loa uważa się Wzgórza Ninole na jej południowej flance, subaerialne skały bazaltowe datowane na około 100 do 200 tysięcy lat. Tworzą one taras, na którym od tego czasu gromadzą się młodsze przepływy, silnie erodowane i nacinane w kierunku przeciwnym do kierunku ich nachylenia; uważa się, że jest to wynik okresu erozji spowodowanej zmianą kierunku przepływu lawy wywołaną prehistorycznym osuwaniem się wulkanu. Po nich następują dwie jednostki przepływów lawy oddzielone przez interferującą warstwę popiołu znaną jako warstwa popiołu Pāhala: starszy bazalt Kahuka, słabo odsłonięty na niższym południowo-zachodnim ryfcie, oraz młodszy i znacznie bardziej rozpowszechniony bazalt Kaʻu, które pojawiają się szerzej na wulkanie. Same popioły Pāhala powstawały przez długi okres czasu około 13 do 30 tysięcy lat temu, choć silne zeszklenie i interakcje z przepływami po- i przedtwórczymi utrudniają dokładne datowanie. Ich wiek z grubsza odpowiada zlodowaceniu Mauna Loa podczas ostatniej epoki lodowcowej, co podnosi wyraźną możliwość, że jest to produkt interakcji freatomagmatycznej pomiędzy dawno minionymi lodowcami a aktywnością erupcyjną Mauna Loa.
Badania wykazały, że występuje cykl, w którym aktywność wulkaniczna na szczycie jest dominująca przez kilkaset lat, po czym aktywność przenosi się do stref ryftowych na kilka kolejnych stuleci, a następnie ponownie na szczyt. Dwa cykle zostały wyraźnie zidentyfikowane, każdy trwający 1500-2000 lat. To cykliczne zachowanie jest unikalne dla Mauna Loa wśród hawajskich wulkanów. Między około 7000 a 6000 lat temu Mauna Loa była w dużej mierze nieaktywna. Przyczyna tej przerwy w aktywności nie jest znana i nie stwierdzono podobnej przerwy w aktywności na innych hawajskich wulkanach, z wyjątkiem tych, które obecnie znajdują się w fazie post-shield. Między 11.000 a 8.000 lat temu aktywność była bardziej intensywna niż obecnie. Jednakże ogólne tempo wzrostu Mauna Loa prawdopodobnie zaczęło zwalniać w ciągu ostatnich 100 000 lat, a wulkan może w rzeczywistości zbliżać się do końca swojej fazy budowania tarczy z bazaltów toleiitowych.
Dawna historia
Fontanny lawy i wypływ z kanału a’a z Mauna Loa, 1984
Starożytni Hawajczycy byli obecni na wyspie Hawaiʻi od około 1500 lat, ale nie zachowali prawie żadnych zapisów o aktywności wulkanicznej na wyspie, poza kilkoma fragmentarycznymi relacjami z końca XVIII i początku XIX wieku. Prawdopodobne erupcje miały miejsce około 1730 i 1750 roku oraz w latach 1780 i 1803. Świadkiem erupcji z czerwca 1832 roku był misjonarz na Maui, ale odległość 190 km (118 mil) między tymi dwiema wyspami i brak widocznych dowodów geologicznych poddają to świadectwo w wątpliwość. Tak więc pierwszą całkowicie potwierdzoną historycznie erupcją było wydarzenie ze stycznia 1843 roku; od tego czasu Mauna Loa wybuchała 32 razy.
Historyczne erupcje na Mauna Loa są typowo hawajskie w charakterze i rzadko gwałtowne, zaczynając od pojawienia się fontann lawy na kilkukilometrowej szczelinie potocznie zwanej „kurtyną ognia” (często, ale nie zawsze, propagującej się ze szczytu Mauna Loa) i ostatecznie koncentrując się w pojedynczym ujściu, jej długoterminowym centrum erupcyjnym. Po erupcjach skoncentrowanych na szczycie zwykle następują erupcje boczne, odległe nawet o kilka miesięcy, i chociaż Mauna Loa jest historycznie mniej aktywna niż jej sąsiadka Kilauea, ma tendencję do produkowania większych ilości lawy w krótszych okresach czasu. Większość erupcji koncentruje się na szczycie lub w jednej z dwóch głównych stref ryftowych; w ciągu ostatnich dwustu lat 38 procent erupcji miało miejsce na szczycie, 31 procent w północno-wschodniej strefie ryftowej, 25 procent w południowo-zachodniej strefie ryftowej, a pozostałe 6 procent z północno-zachodnich otworów. 40 procent powierzchni wulkanu składa się z lawy mniej niż tysiąc lat, a 98 procent z lawy mniej niż 10.000 lat. Oprócz szczytu i stref ryftowych, północno-zachodnia flanka Mauna Loa była również źródłem trzech historycznych erupcji.
Po erupcji w 1843 roku nastąpiły erupcje w 1849, 1851, 1852 i 1855 roku, przy czym przepływy z 1855 roku były szczególnie rozległe. W 1859 roku doszło do największej z trzech historycznych erupcji, które skupiły się na północno-zachodniej flance Mauna Loa, tworząc długi strumień lawy, który dotarł do oceanu na zachodnim wybrzeżu wyspy Hawaii, na północ od zatoki Kīholo. Erupcja w 1868 roku miała miejsce wraz z ogromnym trzęsieniem ziemi na Hawajach w 1868 roku, trzęsieniem ziemi o magnitudzie 8, które pochłonęło 77 ofiar i pozostaje największym trzęsieniem ziemi, jakie kiedykolwiek nawiedziło wyspę. Po dalszej aktywności w 1871 roku, Mauna Loa doświadczyła niemal nieprzerwanej aktywności od sierpnia 1872 do 1877 roku, długotrwałej i obfitej erupcji trwającej około 1200 dni, która nigdy nie wyszła poza szczyt. Krótka, jednodniowa erupcja w 1877 roku była o tyle niezwykła, że miała miejsce pod wodą, w zatoce Kealakekua i w odległości jednej mili od linii brzegowej; ciekawscy obserwatorzy zbliżający się do tego obszaru łodziami donosili o niezwykle turbulentnej wodzie i sporadycznie unoszących się blokach stwardniałej lawy. Kolejne erupcje miały miejsce w 1879 r., a następnie dwukrotnie w 1880 r., z których ostatnia przeciągnęła się do 1881 r. i objęła obecne granice największego miasta wyspy, Hilo; jednak w tym czasie osada była nadbrzeżną wioską położoną dalej w dół zbocza wulkanu, więc nie została dotknięta.
Klikalna mapa zagrożeń dla wyspy Hawaje sporządzona przez United States Geological Survey; najniższe liczby odpowiadają najwyższym poziomom zagrożenia.
Mauna Loa kontynuowała swoją aktywność, a spośród erupcji, które miały miejsce w latach 1887, 1892, 1896, 1899, 1903 (dwukrotnie), 1907, 1914, 1916, 1919 i 1926, trzy (w 1887, 1919 i 1926) były częściowo subaeryjne. Szczególnie erupcja z 1926 roku jest godna uwagi, ponieważ zalała wioskę w pobliżu Hoʻōpūloa, niszcząc 12 domów, kościół i mały port. Po wydarzeniu z 1933 roku, erupcja Mauna Loa w 1935 roku wywołała kryzys społeczny, gdy jej strumienie zaczęły kierować się w stronę Hilo. Podjęto decyzję o przeprowadzeniu operacji bombardowania, zaplanowanej przez ówczesnego podpułkownika George’a S. Pattona, w celu odwrócenia kierunku przepływu. Bombardowanie, przeprowadzone 27 grudnia, zostało uznane za sukces przez Thomasa A. Jaggara, dyrektora Hawajskiego Obserwatorium Wulkanicznego, a lawa przestała płynąć 2 stycznia 1936 roku. Jednak rola, jaką odegrało bombardowanie w zakończeniu erupcji, jest od tego czasu mocno kwestionowana przez wulkanologów. Dłuższa, ale związana ze szczytem erupcja w 1940 roku była stosunkowo mniej interesująca.
Erupcja Mauna Loa w 1942 roku miała miejsce zaledwie cztery miesiące po ataku na Pearl Harbor i przystąpieniu Stanów Zjednoczonych do II wojny światowej i stworzyła wyjątkowy problem dla Stanów Zjednoczonych w czasie wojny. Erupcja, która miała miejsce podczas wymuszonego nocnego zaciemnienia wyspy, zmusiła rząd do wydania zakazu publikacji w lokalnej prasie, w obawie, że Japończycy wykorzystają ją do rozpoczęcia nalotów bombowych na wyspę. Ponieważ jednak strumienie z erupcji szybko rozprzestrzeniły się w dół zbocza wulkanu i zagroziły rynnie ʻOlaʻa, głównemu źródłu wody w Mountain View, Siły Powietrzne Armii Stanów Zjednoczonych zdecydowały się zrzucić na wyspę własne bomby w nadziei na przekierowanie strumieni z dala od rynny; na wyspę zrzucono szesnaście bomb o wadze od 300 do 600 funtów (136 do 272 kg) każda, ale efekt był niewielki. Ostatecznie erupcja ustała samoistnie.
Po wydarzeniu z 1949 roku, następna duża erupcja na Mauna Loa miała miejsce w 1950 roku. Pochodząca z południowo-zachodniej strefy szczelinowej wulkanu erupcja pozostaje największym wydarzeniem szczelinowym we współczesnej historii wulkanu, trwającym 23 dni, emitującym 376 milionów metrów sześciennych lawy i sięgającym 24 km (15 mil) w głąb oceanu w ciągu 3 godzin. Erupcja z 1950 roku nie była największą objętościowo erupcją na wulkanie (długotrwała erupcja z lat 1872-1877 wyprodukowała ponad dwa razy więcej materiału), ale z pewnością była jedną z najszybciej działających, produkując taką samą ilość lawy jak erupcja z 1859 roku w jednej dziesiątej czasu. W ciągu czterech godzin od erupcji strumień objął wioskę Hoʻokena-mauka w południowym Kona, przekroczył drogę nr 11 na Hawajach i dotarł do morza. Chociaż nie było ofiar śmiertelnych, wioska została trwale zniszczona. Po wydarzeniu z 1950 roku, Mauna Loa weszła w przedłużony okres uśpienia, przerwany jedynie niewielkim jednodniowym wydarzeniem na szczycie w 1975 roku. Jednak w 1984 roku ponownie ożyła, manifestując się najpierw na szczycie Mauna Loa, a następnie tworząc wąski, skanalizowany strumień 'a’a, który posuwał się w dół zbocza w odległości 6 km (4 mil) od Hilo, wystarczająco blisko, by oświetlić miasto nocą. Jednak przepływ nie zbliżył się, ponieważ dwie naturalne levele znajdujące się dalej na jego drodze w konsekwencji pękły i przekierowały aktywny przepływ.
Mauna Loa nie wybuchła od tego czasu, a w 2020 roku wulkan pozostał spokojny przez ponad 35 lat, co stanowi najdłuższy okres spokoju w zarejestrowanej historii. Nie licząc niewielkiej aktywności w 1975 roku, Mauna Loa był nieaktywny przez 34 lata między 1950 a 1984 rokiem. Jej ostatnia nieaktywność najprawdopodobniej nie jest długotrwała, gdyż nawet sto lat niskiej aktywności to bardzo krótki okres w kilkusettysięcznej historii Mauna Loa.
Zagrożenia
Mauna Loa została uznana za Wulkan Dekady, jeden z szesnastu wulkanów określonych przez Międzynarodowe Stowarzyszenie Wulkanologii i Chemii Wnętrza Ziemi (IAVCEI) jako warte szczególnego zbadania w świetle ich historii dużych, niszczycielskich erupcji i bliskości obszarów zaludnionych. Służba Geologiczna Stanów Zjednoczonych (United States Geological Survey) prowadzi mapowanie stref zagrożenia na wyspie w skali od jednego do dziewięciu, przy czym obszarom najbardziej niebezpiecznym odpowiadają najmniejsze liczby. Na podstawie tej klasyfikacji stale aktywna kaldera szczytowa Mauna Loa i strefy ryftowe otrzymały oznaczenie poziomu pierwszego. Znaczna część obszaru bezpośrednio otaczającego strefy ryftowe została uznana za poziom drugi, a około 20 procent tego obszaru zostało pokryte lawą w czasach historycznych. Znaczna część pozostałej części wulkanu to poziom trzeci, z czego około 15 do 20 procent zostało pokryte lawą w ciągu ostatnich 750 lat. Jednakże dwa fragmenty wulkanu, pierwszy w rejonie Naalehu, a drugi na południowo-wschodniej flance strefy ryftowej Mauna Loa, są chronione przed aktywnością erupcyjną przez lokalną topografię i dlatego zostały oznaczone jako poziom zagrożenia 6, porównywalny z podobnie odizolowanym segmentem na Kīlauea.
Aczkolwiek erupcje wulkaniczne na Hawajach rzadko powodują ofiary śmiertelne (jedyna bezpośrednia historyczna ofiara śmiertelna spowodowana aktywnością wulkaniczną na wyspie miała miejsce na Kīlauea w 1924 roku, kiedy to niezwykle wybuchowa erupcja rzuciła skałami w obserwatora), szkody materialne spowodowane zalaniem lawą są powszechnym i kosztownym zagrożeniem. Erupcje typu hawajskiego zwykle wytwarzają niezwykle powolne strumienie, które poruszają się w tempie spacerowym, stanowiąc niewielkie zagrożenie dla życia ludzkiego, ale nie jest to regułą; erupcja Mauna Loa w 1950 r. wyemitowała tyle lawy w ciągu trzech tygodni, ile ostatnia erupcja Kīlauea wyprodukowała w ciągu trzech lat, i osiągnęła poziom morza w ciągu czterech godzin od rozpoczęcia, przykrywając wioskę Hoʻokena Mauka i główną autostradę po drodze. Wcześniejsza erupcja z 1926 roku zniszczyła wioskę Hoʻōpūloa Makai, a Hilo, częściowo zbudowane na lawie z erupcji z lat 1880-81, jest zagrożone przyszłymi erupcjami. Erupcja z 1984 roku prawie dotarła do miasta, ale zatrzymała się po tym, jak przepływ został przekierowany w górę rzeki.
Potencjalnie większym zagrożeniem na Mauna Loa jest nagłe, masywne zapadnięcie się boków wulkanu, takie jak to, które uderzyło w zachodni bok wulkanu między 100 000 a 200 000 lat temu i utworzyło dzisiejszą zatokę Kealakekua. Głębokie linie uskoków są powszechną cechą hawajskich wulkanów, pozwalając dużym częściom ich boków na stopniowe osuwanie się w dół i tworząc struktury takie jak Hilina Slump i starożytne Ninole Hills; duże trzęsienia ziemi mogą wywołać gwałtowne zapadanie się boków wzdłuż tych linii, tworząc ogromne osuwiska i prawdopodobnie wywołując równie duże tsunami. Badania podwodne ujawniły liczne osuwiska wzdłuż łańcucha hawajskiego i dowody na dwa takie gigantyczne tsunami: 200 000 lat temu Molokaʻi doświadczyła tsunami o wysokości 75 m (246 stóp), a 100 000 lat temu megatsunami o wysokości 325 m (1 066 stóp) uderzyło w Lānaʻi. Bardziej aktualny przykład zagrożeń związanych z osuwiskami miał miejsce w 1975 roku, kiedy to osuwisko Hilina nagle przechyliło się o kilka metrów do przodu, wywołując trzęsienie ziemi o sile 7,2 Mw i tsunami o wysokości 14 m (46 stóp), które zabiło dwóch obozowiczów w Halape.
Monitoring
Założone na Kīlauea w 1912 roku, Hawajskie Obserwatorium Wulkaniczne (HVO), obecnie oddział United States Geological Survey, jest główną organizacją związaną z monitorowaniem, obserwacją i badaniem hawajskich wulkanów. Thomas A. Jaggar, założyciel obserwatorium, podjął próbę wyprawy na szczyt Mauna Loa, by obserwować erupcję w 1914 r., ale odrzuciła go uciążliwa wędrówka (zob. Wejścia). Po zwróceniu się o pomoc do Lorrina A. Thurstona, w 1915 roku udało mu się przekonać Armię Stanów Zjednoczonych do zbudowania „prostej drogi na szczyt” do użytku publicznego i naukowego, co zostało zakończone w grudniu tego samego roku; od tego czasu Obserwatorium jest obecne na wulkanie.
Erupcje na Mauna Loa prawie zawsze poprzedzają i towarzyszą im przedłużające się epizody aktywności sejsmicznej, których monitorowanie było podstawowym, a często jedynym mechanizmem ostrzegawczym w przeszłości i które nadal funkcjonują. Stacje sejsmiczne były utrzymywane na Hawajach od początku istnienia Obserwatorium, ale były one skoncentrowane głównie na Kīlauea, a zasięg na Mauna Loa poprawiał się powoli przez cały XX wiek. Po wynalezieniu nowoczesnego sprzętu monitorującego, szkielet dzisiejszego systemu monitoringu został zainstalowany na wulkanie w latach 70-tych. Erupcję Mauna Loa w lipcu 1975 roku poprzedził ponad rok niepokojów sejsmicznych, przy czym HVO wydawało ostrzeżenia dla opinii publicznej od końca 1974 roku; erupcję w 1984 roku podobnie poprzedziły aż trzy lata niezwykle wysokiej aktywności sejsmicznej, przy czym w 1983 roku wulkanolodzy przewidywali erupcję w ciągu dwóch lat.
Nowoczesny system monitoringu na Mauna Loa składa się nie tylko z lokalnej sieci sejsmicznej, ale także z dużej liczby stacji GPS, tiltmetrów i tensometrów, które zostały zakotwiczone na wulkanie w celu monitorowania deformacji gruntu spowodowanych pęcznieniem podziemnej komory magmowej Mauna Loa, co daje pełniejszy obraz wydarzeń poprzedzających aktywność erupcyjną. Sieć GPS jest najtrwalszym i najbardziej rozległym z tych trzech systemów, podczas gdy tiltmetry dostarczają najczulszych danych prognostycznych, ale są podatne na błędne wyniki niezwiązane z rzeczywistą deformacją gruntu; niemniej jednak linia pomiarowa w poprzek kaldery zmierzyła 76 mm (3 cale) wzrost jej szerokości w ciągu roku poprzedzającego erupcję w 1975 roku i podobny wzrost podczas erupcji w 1984 roku. Tensjometry, dla kontrastu, są stosunkowo rzadkie. Obserwatorium utrzymuje również dwa detektory gazu w Mokuʻāweoweo, szczytowej kalderze Mauna Loa, jak również publicznie dostępną kamerę internetową na żywo i okazjonalne pokazy za pomocą interferometrycznego radaru z syntetyczną aperturą.
.