Een caldera is een grote komvormige holte, die kan ontstaan kort na een vulkaanuitbarsting. Waarbij het legen van een magmakamer leidt tot instorten van het dak van de lege magmakamer. Deze caldera’s zijn veel groter dan de kraters van andere soorten vulkanen en kunnen een diameter hebben van enkele kilometers tot tientallen kilometers. Vaak vult zo’n caldera zich met water, waardoor een kratermeer ontstaat. Caldera’s ontstaan meestal bij zeer grote erupties van stratovulkanen waarbij enorme hoeveelheden magma en pyroclastisch materiaal worden uitgestoten.
De vorming van een caldera is een zeldzame gebeurtenis, die slechts een paar keer per 100 jaar voorkomt. Zo zijn er slechts acht caldera-vormende instortingen bekend die plaatsvonden tussen 1911 en 2018, terwijl in dezelfde periode duizenden vulkaanuitbarstingen hebben plaatsgevonden. Vulkanen die een caldera hebben gevormd, worden soms beschreven als “calderavulkanen”.
Ontstaan
Het ontstaan van een caldera vereist een omvangrijk magmatisch proces. Dit betekent dat er diep in de aarde grote hoeveelheden magma worden gevormd en verzameld in een magmakamer. Een caldera kan vervolgens bij een vulkaanuitbarsting ontstaan, kort na het legen van een magmakamer.
De uitstoot van een grote hoeveelheid magma in korte tijd kan de integriteit van de structuur van een magmakamer verstoren, door veel van het vulmateriaal van de magmakamer te verwijderen. De wanden en het plafond van een magmakamer zijn daarna mogelijk niet meer in staat om het gewicht van het gesteente dat erboven rust te dragen. Het grondoppervlak stort vervolgens in de geleegde of gedeeltelijk geleegde magmakamer. Waardoor een grote depressie (met een diameter van soms tientallen kilometers) aan het aardoppervlak achterblijft.
Instorting kan plotseling optreden tijdens een uitbarsting of in meerdere fasen, waarbij breuken (vaak rond een ringbreuksysteem) een belangrijke rol spelen in het verzakkingsmechanisme.
Hoewel een caldera soms wordt beschreven als een krater, is het object eigenlijk een soort zinkgat. Omdat het wordt gevormd door verzakking en instorting in plaats van een explosie of inslag.
Caldera’s ontstaan voornamelijk bij convergente plaatgrenzen, waar subductiezones zorgen voor de vorming van grote magmakamers. Ook bij vulkanen ontstaan door hotspots kunnen caldera’s vormen, zoals Yellowstone in de Verenigde Staten.
Kenmerken
Calderavulkanen vallen op door hun enorme komvormige caldera, die veel groter is dan de kraters van andere vulkaantypes. Deze caldera’s hebben een diameter van vaak meerdere kilometers, soms tot meer dan 100 km en zijn vaak gevuld met een kratermeer. De vulkaanhellingen rondom de caldera zijn vaak steil en gevormd uit oudere vulkanische lagen. Binnen de caldera kunnen nieuwe uitbarstingen plaatsvinden, waarbij jonge vulkanen ontstaan. Erupties van calderavulkanen zijn meestal zeer explosief en kunnen pyroclastische stromen en aswolken van extreem grote omvang veroorzaken.
Kratermeer
Caldera’s zijn vaak gevuld met een kratermeer. Het water in een kratermeer kan allerlei kleuren aannemen, als gevolg van elementen die uit het vulkanische gesteente opgelost worden. Behalve dat kratermeren mooi kunnen zijn, kunnen ze ook dodelijke gevolgen hebben. Dit water kan bij een eruptie een lahar ofwel modderstroom veroorzaken, die met grote snelheid de vulkaanhelling afstroomt en alles in zijn weg wegvaagt.
Magma samenstelling
Het magma van calderavulkanen is meestal felsisch, met een hoog silica-gehalte (>63%), wat zorgt voor een hoge viscositeit en veel opgesloten vulkanische gassen. Dit leidt tot krachtige explosieve erupties die enorme as- en pyroclastische stromen produceren. Door de hoge gasdruk kunnen supererupties ontstaan die grote delen van het landschap vernietigen en soms ook invloed hebben op het wereldklimaat.
Het magma van een calderavulkaan kan echter ook mafisch zijn, met een laag silica-gehalte (45% tot 52%). Dit leidt tot effusieve, niet-explosieve erupties. Wanneer een grote hoeveelheid lava is uitgestroomd uit de magmakamer kan daarmee ook bij schildvulkanen een verzakking van de magmakamer plaatsvinden, wat een caldera vormt.
Bekende calderavulkanen
Één van de grootste en bekendste calderavulkanen is de Yellowstonecaldera (Verenigde Staten), met een diameter van ruim 65 km. Een andere bekende calderavulkaan is de Toba (Sumatra, Indonesië), met een caldera van zo’n 100 km lengte, ontstaan door een superuitbarsting ongeveer 74.000 jaar geleden (onderstaande afbeelding). Crater Lake (Oregon, VS) is een calderavulkaan die ontstond na het instorten van Mount Mazama ongeveer 7.700 jaar geleden. En dichterbij huis bevindt zich de Laacher See (Duitsland), een vulkanische caldera die deels is gevuld met een kratermeer.
Erupties
De erupties van calderavulkanen zijn vaak uitzonderlijk krachtig en explosief. Ze kunnen enorme hoeveelheden vulkanische as, gas en pyroclastische stromen uitstoten die grote gebieden bedekken en vernietigen. Supererupties van calderavulkanen kunnen mondiale klimaateffecten veroorzaken door het uitgestoten vulkanische as en aerosolen in de atmosfeer, wat leidt tot wereldwijde afkoeling.
De vorming van de caldera zelf vindt plaats na zo’n enorme eruptie, waardoor het dak van de magmakamer instort. Binnen een caldera kunnen vervolgens nieuwe jonge vulkanen ontstaan, wat de vulkanische activiteit langdurig kan voortzetten. In sommige gevallen, na instorting, kan herinjectie van magma de calderabodem optillen en een oplevende koepelstructuur vormen. Calderavulkanen vormen grote risico’s voor nabijgelegen gebieden en zijn monitoringsobjecten van zwaar vulkanologisch belang.
