Stromboli: Vorzeichen der Paroxysmen entdeckt

Im letzten Jahr wurde die Liparische Insel Stromboli gleich von 2 großen paroxysmalen Eruptionen heimgesucht, bei denen ein Wanderer starb und mehrere Personen verletzt wurden. Zahlreiche Bootsfahrer entgingen nur knapp einer Katastrophe, als ein pyroklastischer Strom weit auf das Meer hinauslief. Die Paroxysmen ereigneten sich am 3. Juli und am 28 August 2019. Ein Team aus Wissenschaftler des INGV und IGP werteten in einer Studie sämtliche zur Verfügung stehende Beobachtungsdaten zwischen dem 15. November 2018 und 15. September 2019 aus und entdeckten dabei, dass einige Messwerte von der Norm abwichen. Diese könnten in Zukunft dazu benutzt werden Vorhersagen zu paroxysmalen Eruptionen zu treffen. Die Forscher hoffen, dass es gelingt ein Vorwarnsystem zu entwickeln. Sollte das gelingen, könnte es sein, dass der Aufstieg zum Vulkan wieder freigegeben wird, natürlich nur in Begleitung eines Bergführers, der via Funk mit dem Vulkanologischen Observatorium in Verbindung steht. Doch auch ohne besondere wissenschaftliche Forschung lässt sich sagen, dass sich vor größeren Eruptionen am Stromboli die normale Aktivität für gewöhnlich steigert. Dies geschieht über eine Periode von mehreren Tagen/Wochen. Doch gerade dann sind Neugierige besonders scharf darauf, den Gipfel des Vulkans zu stürmen. So wurde über Wochen eine Steigerung der Aktivität beobachtet, die mit einem Besucheransturm einherging. Bereits am 26. Juni gab es eine größere Explosion.

Die Forscher werteten als erstes die seismischen Signale aus und kamen zu dem Schluss, dass sich die Erdbebentätigkeit vor Veränderungen im System steigert. Sie schreiben in ihrer Arbeit dazu, dass im Allgemeinen alle seismischen Signale, die mit der Dynamik des Vulkans zusammenhängen, in den Perioden zunehmen, in denen sich die eruptive Aktivität verstärkt. Das folgende Bild zeigt vier Perioden zunehmender Seismizität entsprechend der Krise von 2014, die mit dem effusiven Ausbruch von August bis November ihren Höhepunkt erreichte, die Eruptionsphase von 2017-2018, die durch die Wiederaufnahme großer Explosionen und Lava-Emissionen gekennzeichnet ist, die Zunahme der eruptiven Aktivität in den Jahren 2018-2019, die nicht in signifikanten eruptiven Anomalien gipfelte, und schließlich die eruptive Phase des Sommers 2019, die mit dem Paroxysmus vom 3. Juli begann und sich mit der vom 28. August fortsetzte. Auffällig ist allerdings, dass sich die Tremor-Amplitude der 4. Phase erst nach den Paroxysmen änderte. Daher untersuchten die Forscher andere seismische Parameter.

Die 4 seismischen Phasen. © Springer/INGV

Das Team lenkte seine Aufmerksamkeit auf die seismischen Signale, die in direktem Zusammenhang mit der stombolianischen Aktivität stehen. Diese sogenannten VLP-Ereignisse sind Beben mit einer sehr langen Amplitude. Vor dem Paroxysmus vom 3. Juli variierte die Wellenform der VLP-Beben und es kam häufiger zu Oszillationen in Form einer größeren Wellenlänge der Signale. Die Anzahl solcher Ereignisse stieg in der Zeit vor dem 3. Juli deutlich an.

Die Infraschall-Sensoren verzeichneten am 3. Juli 3 Minuten vor dem Paroxysmus einen deutlichen Anstieg der Tremor-Amplitude. Im August ereignete sich vergleichbares 1 Minute vor der Eruption. Diese Daten ließen sich mit einer plötzlichen Dehnung korrelieren, die von einem Bohrloch-Dehnungsmesser (Extensometer) aufgezeichnet wurde. Diese Daten zeugen von einem sehr schnellen Magmenaufstieg.

Die Auswertung von Aufnahmen der Wärmebild-Kamera zeigten, dass sich gut eine halbe Stunde vor den Paroxysmen kleine Lavaströme im Krater bildeten. Als die Lavaströme auftraten, registrierte der Dehnungsmesser eine leichte Entspannung des Untergrundes. Das Geschah wenige Minuten vor dem plötzlichen Anstieg und dem finalen Magmenaufstieg.

Korrelation der Thermalbilder mit Amplitudendaten. © Springer/INGV

 

Die Arbeit bestätigt im Prinzip die bereits bekannten Vorzeichen eines Paroxysmus und korreliert sie mit den Messwerten. Auch an anderen Vulkanen nimmt die strombolianische Tätigkeit vor einem Paroxysmus zu und es beginnen kleinen Lavaströme zu fließen. Allerdings erfolgt dann nicht immer ein Paroxysmus. Generell sollten Vulkanwanderer alarmiert sein, wenn sich an einem Vulkan das Ausbruchsgeschehen ändert. Selbst leichte Variationen können einen sich anbahnenden großen Ausbruch andeuten.

(Quelle: https://www.nature.com/articles/s41598-020-67220-1)

Vulkaneifel: Neues vom Mantelplume

Die Vulkaneifel im mittleren Westen Deutschlands beherbergt ein Vulkanfeld, das von vielen Vulkanologen als aktiv eingestuft wird. Der letzte Ausbruch ereignete sich hier vor gut 10.900 Jahren und hat damit die Marke um 900 Jahre überschritten, ab der ein Vulkan als erloschen gilt. Doch neuere Studien zeigen, dass Vulkane auch nach einer viel längeren Ruheperiode wieder ausbrechen können.

Lange Zeit rätselten Vulkanologen darüber, wie der Vulkanismus der Eifel zustande kam. 2 Theorien wurden aufgestellt: Die Vulkane befinden sich auf der Schulter einer divergenten Störungszone. Dieses Rift wird durch den Verlauf des Flusses Rhein markiert. Der Vulkanismus könnte also tektonisch bedingt sein. Doch häufig entstehen Vulkane inmitten einer Kontinetalplatte durch Mantelplume, die auch gerne als Hotspots bezeichnet werden. So ein Hotspot wurde auch für die Eifel postuliert und mittels seismischer Tomografie nachgewiesen. Doch damit wusste man noch nicht, ob dieser Hotspot tatsächlich noch aktiv ist. Nun hat eine neue Studie gezeigt, dass sich der Boden im Bereich der Vulkaneifel anhebt und die Hebung ein viel größeres Gebiet umfasst, als man bisher vermutet hätte. Nicht nur das Gebiet um die beiden Vulkanfelder der Eifel wird angehoben, sondern noch ein Stück des Rheinischen Schiefergebirges.

Bodendeformation über der Eifel-Anomalie. © Corne Kreemer

Ein Wissenschaftsteam um Corné Kreemer von der Universität in Nevada, untersuchte Millionen GPS-Daten Europas, die innerhalb von 20 Jahren gesammelt wurden, um etwaige Bodendeformationen auf die Spur zu kommen. Tatsächlich entdeckten die Forscher im Bereich der Eifel nicht nur eine vertikale Bodenanhebung, sondern auch eine Zone horizontaler Dehnung, die von einem radialen Muster der Verkürzung umgeben ist. Dieses Gebiet ist deutlich größer als die Vulkaneifel. Korrigiert man die Hebungsraten des Bodens um den Wert des isostatischen Anstiegs, der immer noch durch die Eisschmelze der letzten Eiszeit verursacht wird, so kommt man auf eine Hebungsrate von etwa 1 mm pro Jahr. Die Wissenschaftler bezeichnen die Hebungsrate als bemerkenswert und gehen davon aus, dass sie von den Auftriebskräften des Mantelplumes verursacht werden. Solche Auftriebskräfte in einem Gesteinskörper kann es nur geben, wenn die Gesteine weniger dicht als das umgebende Gestein ist, was bei einem Plume der Fall ist, wenn zumindest ein Teil des Gesteins als Schmelze vorliegt. Diese Schlussfolgerungen legen nahe, dass die Vulkane der Eifel eines Tages wieder aktiv werden könnten. Allerdings gibt es keine Anzeichen für einen unmittelbar bevorstehenden Vulkanausbruch.

(Quelle: https://doi.org/10.1093/gji/ggaa227)

Ol Doinyo Lengai und das Riftvalley

Der Ol Doinyo Lenagi liegt im Herzen des Ostafrikanischen Riftvalleys und ist der Gottberg der Massai in Tansania. Das Hirtenvolk glaubt, dass im Krater des Vulkans der Gott L’Engai wohnt, dem zu Ehren in Zeiten der Not Opfer dargebracht werden. Notzeiten werden im Ostafrikanischen Riftvalley häufig durch Dürren ausgelöst, wenn weder Vieh, noch Mensch genug zum Trinken und Essen fanden. Doch seit 2018 kann von Dürre keine Rede sein, denn es regnete monatelang. Seit einigen Tagen wird es trockener und die Satelliten können wieder einen Blick auf das Land der Massai werfen: das Weideland ist Grün und die Becken der Soadaseen sind randvoll mit Wasser gefüllt. Allerdings begünstigen Wasser und Grünfutter die Vermehrung der gefürchteten Heuschrecken, die sich vielerorts in Ostafrika ausbreiteten und zur Plage entwickelten. So müssen die Massai vielleicht doch bald den Gott besänftigen und um Gnade bitten. Doch bevor sie den Vulkan besteigen, wäre ein Blick auf die aktuellen Sentinel-Bilder sinnvoll, denn sie enthüllen thermische Anomalien im Krater des Vulkans. Sie verlagerten sich vom östlichen Kraterrand in sein Zentrum und stammen von der einzigartigen Lava, die immer wieder den Kraterboden durchbricht. Das Natrimukarbonatit ist als Schmelze ungewöhnlich kalt und lässt das Thermometer nur auf ca. 500 Grad Celsius klettern. Wie diese Schmelze genau entsteht ist nicht wirklich geklärt. Es könnte sich um eine differenzierte Restschmelze handeln, die aus einem basaltischen Stammmagma entsteht.

Rotation von Mikroplatten im Riftvalley

Einem weiteren Rätsel dieser einzigartigen Region kamen jüngst Wissenschaftler des GFZ Potsdams auf die Spur. Im Riftvalley bildet sich seit Jahrmillionen eine neue kontinentale Naht, entlang derer sich der Osten Afrikas vom Rest des Kontinents abspaltet und weg driftet, wobei ein neuer Ozean entsteht. Der Boden des Ostafrikanischen Rifts (dem embryonalen Ozean) ist in zahlreichen Mikroplatten zerbrochen, die nicht nur auseinander driften, sondern sich auch verdrehen. Dabei dreht sich die Victoria-Platte gegen dem Uhrzeigersinn. Bisher nahm man an, dass die Rotation der Viktoria-Platte von einem Mantelplume verursacht wird, doch dem scheint nicht so zu sein. Die Forscher um Dr. Anne Glerum ließen Computersimulationen laufen, die errechneten, dass die unterschiedliche Mächtigkeit der Mikroplatten im verzweigten System des Riftvalleys für ihre Drehbewegungen verantwortlich sind. Die Computer berechneten die Bewegungen der Mikroplatten für die letzten 10 Millionen Jahren. die Hauptautorin der Studie kommentierte die Ergebnisse folgendermaßen: „Solche großen Modelle laufen auf Hochleistungs-Computerclustern, sagt Anne Glerum. „Wir haben die Vorhersagekraft unserer Modelle getestet, indem wir ihre Geschwindigkeitsvorhersagen mit GPS-Daten und unsere Stressvorhersagen mit der World Stress Map verglichen haben, einer globalen Zusammenstellung von Informationen über das heutige Krustenspannungsfeld, die seit 2009 gepflegt wird. Dabei zeigte sich, dass die beste Übereinstimmung mit einem Modell erzielt wurde, das die Festigkeitsverteilungen erster Ordnung der Lithosphäre der EARS (East African Rift System) so enthielt, wie das auch bei dem von uns erstellten Modell der Fall war.“

Yellowstone und die übersehenen Eruptionen

Die Yellowstone-Caldera zählt nicht nur zu den größten Vulkanen der Welt, sondern auch zu jenen Feuerbergen, die besonders viel mediale Aufmerksamkeit genießen. Diese Tatsache ist nicht zuletzt den gigantischen Eruptionen geschuldet, die der Vulkan alle 630.000 Jahre zu erzeugen scheint. Die Supervulkan-Eruptionen haben das Potenzial einen vulkanischen Winter zu generieren und die Welt ins Chaos zu stürzen. So ist es nicht verwunderlich, dass jede noch so kleine Regung des Vulkans Weltuntergangsfantasien erstarken lässt. Aktuell manifestiert sich ein Schwarmbeben im nordwestlichen Teil der Caldera, genauer, in der Nähe des Norris Geyser Basins. Tatsächlich ist diese Region der Yellowstone-Caldera seismisch besonders aktiv. Und nicht nur die Erdbeben liefern Grund zur Sorge: Im Norris Geyser Basin hob sich vor einigen Jahren der Boden an und es entstanden neue heiße Quellen. Seit 2 Jahren ist der Steamboat Geyser ungewöhnlich aktiv. Im Mai sprang er 5 Mal und steigerte seine Aktivität deutlich. Sein bisher jüngster Sprung ereignete sich am 3. Juni. Doch die Vulkanologen des Parks geben Entwarnung und sehen in den Ereignissen lediglich eine Veränderung des Hydrothermalsystems des Calderavulkans, die nicht zwingend mit einer Zunahme magmatischer Aktivität einhergehen muss. Obgleich das Hydrothermalsystem natürlich von der Erdwärme betrieben wird, die von der Magmakammer befeuert wird.

Weitere Supervulkaneruptionen entdeckt

Die Yellowstone-Caldera ist nur die jüngste Manifestation des Yellowstone-Hotspots, der das Magma für die Eruptionen liefert. Der Hotspot geht vom Erdmantel aus und ist ortsstabil. Während sich die Nordamerikanische Kontinentalplatte um jährlich 2,5 cm in südwestliche Richtung verschiebt, brennt sich das Magma durch die Erdkruste und sorgt für die Eruptionen. So entstand im Laufe der Jahrmillionen eine Vulkankette, die sich in diesem besonderen Fall in Form von Calderen manifestierte. Diese sind teilweise so alt, dass die sichtbaren Strukturen verschwunden sind. Die jüngeren Calderen entstanden in der Snake-River-Ebene.

Ein Wissenschaftlerteam der University of Leicester untersuchte nun die vulkanischen Ablagerungen südwestlich der Yellowstone-Caldera genauer und stellte fest, dass sie von 2 Eruptionen im Miozän stammten. Bisher ging man davon aus, dass die Ablagerungen infolge zahlreicher kleinerer Eruptionen gebildet wurden. Genauere Datierungen lieferten die Erkenntnis, dass die beiden Eruptionen vor 9 und 8,7 Millionen Jahre stattfanden. Sie folgten mit einem Abstand von nur 300.000 Jahren aufeinander. Die Wissenschaftler gehen nun davon aus, dass sich das Ausbruchsintervall zwischen den Supervulkan-Eruptionen deutlich verlängerte und sich bis zum nächsten Ausbruch verdreifachen könnte. Sie interpretieren das als langsame Abnahme der Aktivität des Yellowstone-Hotspots. Allerdings ist die tatsächliche Anzahl der Supervulkan-Eruptionen unbekannt. Bisher entdeckten die Forscher 7 Eruptionszentren entlang der Snake-River-Ebene. Das jüngste dieser Zentren bildet die Yellowstone-Caldera in der bisher 3 Supervulkan-Eruptionen identifiziert wurden. Es ist durchaus möglich, dass es weitere Calderen gibt, die multiple Ausbrüche erzeugten, deren Ablagerungen noch nicht entdeckt wurden, oder die es einfach nicht mehr gibt.

Quelle: geoscienceworld

Erdbebenforschung: Teufelstreppe statt Poissonkurve

Die Erdbebenforschung hat es sich zum Ziel gemacht, irgendwann einmal Erdbeben vorhersagen zu können. Bisher fütterte man Computermodelle mit mathematische Algorithmen, die davon ausgingen, dass starke Erdbeben in relativ geringen Tiefen Mustern folgen, die sich mit Hilfe einer Poissonkurve beschreiben lassen. Doch die Annahme, dass starke Erdbeben in regelmäßigen Zeitintervallen erfolgen erhielt einen starken Dämpfer: ein Forscherteam um Dr. Yuxuan Chen veröffentlichte eine Studie nach der die zeitliche Verteilung von Erdbeben der Teufelstreppe einer Cantorfunktion folgt.

Die Cantor-Funktion ist ein Fraktal, das durch nichtlineare dynamische Systeme demonstriert wird, in denen eine Veränderung in einem beliebigen Teil das Verhalten des gesamten Systems beeinflussen könnte. In der Natur findet sich das Muster unter anderem in Sedimentationsfolgen, Änderungen der Hebungs- und Erosionsraten und Umkehrungen im Magnetfeld der Erde.

Demnach treten starke Erdbeben in einer Region in Haufen (Custern) auf, die durch lange, aber unregelmäßige Intervalle seismischer Ruhe voneinander getrennt sind. Das widerspricht der These, dass sich der Stress an einer Störungszone gleichmäßig aufbaut und in mehr oder weniger regelmäßigen Intervallen in einem Erdbeben entlädt. Daher ist es auch unsinnig ein Erdbeben als statistisch Überfällig anzusehen.

Ein Grund, warum man bisher davon ausging, dass starke Erdbeben einer statistischen Regelmäßigkeit folgen, könnte darin liegen, dass man das Auftreten von Erdbeben noch nicht lange genug dokumentiert. Auch die Zeitabstände zwischen den Erdbeben einen Clusters könnten relativ lange sein und die Pausen zwischen den Clustern könnten um soviel länger sein, dass in den Erdbebenkatalogen vorhergehende Cluster überhaupt nicht erfasst sind.

“Die Faktoren, die die gehäuften Ereignisse steuern, sind komplex und könnten unter anderem den Stress, der ein Erdbeben stimuliert, Änderungen der Reibungseigenschaften und die Stressübertragung zwischen Fehlern oder Fehlersegmenten während eines Bruchs beinhalten”, sagte Gang Luo von der Universität Wuhan. Er merkte an, dass die Intervalle offenbar in umgekehrter Beziehung zur tektonischen Dehnungsrate im Hintergrund für eine Region stehen.

Die Studie hat enorme Auswirkungen auf die Risikoabschätzung in Erdbebengebieten: bisher ging man davon aus, dass nach einem starken Erdbeben mit einer Magnitude größer als 6 die gleiche Region nicht so bald wieder von einem weiteren starken Erdbeben heimgesucht wird. Doch die neuen Erkenntnisse gehen vom Gegenteil aus: wenn es erst einmal zu einem starken Erdbeben gekommen ist, steigt die Wahrscheinlichkeit für weitere starke Erdbeben in der Region deutlich an. Diese Erkenntnis deckt sich auch mit meinen eigenen Beobachtungen, auf die ich z.B. in Bezug auf die Erdbebenserien in Mittelitalien, Sulawesi, und Lombok hingewiesen habe. Gerade Erdbeben im 6-er Bereich scheinen nicht stark genug zu sein, um alle Spannungen eines Störungszonenbereichs abzubauen. Dafür können sie aber eine Art Kettenreaktion hervorrufen und Erdbeben in benachbarten Segmenten einer Störungszone auslösen.

(Quellen: seismosoc.org, Bulletin of the Seismological Society of America, 2020; doi: 10.1785/0120190148)

Stromboli: Neue Erkenntnisse zum Fördersystem

Neue Forschungsarbeiten entlockten dem Stromboli weiter Geheimnisse über sein komplexes Fördersystem und brachten die Wissenschaftler auf die Spur, warum der Stromboli in den letzten Jahren paroxysmale Eruptionen erzeugte.

Die Forschergruppe um Piergiorgio Scarlato, Vulkanologe und Leiter des HPHT-Labors des INGV, richteten ihre Aufmerksamkeit auf das Mineral Pyroxen, das mit der Lava des Strombolis eruptiert wird. Die Forscher nahmen besonders die Klinopyroxen-Phänokristalle unter die Lupe (oder vielmehr unter dem Mikroskop) die zwischen 2003 und 2017 vom Stromboli eruptiert wurden. Klinopyroxene sind für die Wissenschaft von besonderem Interesse, weil sich in ihren Kristallstrukturen die Entwicklungsgeschichte der Mineralien wiederspiegelt. Wie in einem Archiv speichern sie Prozesse, die sich im Fördersystems eines Vulkans abspielen. In jahrelanger akribischer Arbeit haben die Forscher gelernt dieses Archiv zu lesen. Im Labor untersuchten sie, wie sich die Pyroxene unter verschiedenen Druck- und Temperaturverhältnissen veränderten und verglichen diese Daten mit den Mineralien vom Stromboli.

Die Wissenschaftler identifizierten so 2 Magmakammern. Eine befindet sich in ca. 10 km Tiefe, ein Zweite in 3 km Tiefe. Das Magma in der untern Magmakammer ist deutlich heißer als in der Oberen. Wenn das heiße Magma aufsteigt und sich die beiden unterschiedlich temperierten Magmen mischen, können die starken Eruptionen entstehen, wie sie in den letzten Jahren gehäuft vorkamen.

Darüber hinaus”, erklärt Scarlato in seinem Forschungsbericht, “zeigen die Pyroxene, die in den Produkten der Explosion vom 5. April 2003 gefunden wurden, dass dieser Wechselwirkungsprozess viel schneller verlief als die nachfolgenden Ausbrüche, die bis 2017 stattfande. Dies bedeutet, dass sich die Geometrie und die Form der Magmakammer unter dem Vulkan im Laufe der Zeit zu verändern begonnen haben, in Übereinstimmung mit der Tatsache, dass die Pyroxene einen Prozess der Wechselwirkung zwischen den beiden Magmen viel weniger offensichtlich aufgezeichnet haben”.

Die Forscher fanden auch heraus, dass die Eruptionen im Zeitraum von 2003 bis 2017 mit einem viel wärmeren magmatischen Oberflächensystem verbunden sind als in der Vergangenheit.

“Diese weitere Entdeckung”, erklärt der Vulkanologe, “steht wahrscheinlich im Zusammenhang mit den Explosionen, die sich im vergangenen Sommer auf Stromboli ereignet haben. Aus diesem Grund untersucht unser Team jetzt die im letzten Jahr ausgebrochenen Vulkanprodukte, um zu verstehen, ob das Fördersystem des Stromboli weiter verändert wurde”, schließt Piergiorgio Scarlato.

Quelle: researchgate.net

Tungurahua: Droht ein Flankenkollaps?

Am ecuadorianischen Vulkan Tungurahua droht möglicherweise eine Katastrophe: neue Forschungsergebinsse scheinen zu belegen, dass die Westflanke des Vulkans abrutschen könnte.

Die Studie wurde von Dr. James Hickey und seinem Team der Camborne School of Mines im Earth & Planetary Science Letters veröffentlicht.

Mit Hilfe von InSAR-Messungen wurde eine Deformationsepisode im November 2015 untersucht. Zu diesem Zeitpunkt war der Tungurahua eruptiv tätig und stand hier regelmäßig in den Schlagzeilen. Innerhalb von nur 3 Wochen wurde eine maximale Verschiebung von ca. 3.5 cm registriert. Zeitgleich gab es viele Erdbeben. Aus diesen Daten erstellten die Forscher verschiedene Modelle und kamen zu dem Schluss, dass die Westflanke des Vulkans abrutschen könnte. Die Bodendeformation erfolgte unsymetrisch: Im Westen des Vulkans sammelte sich mehr Magma an als an anderen Stellen. Dadurch wurde die Westflanke des Vulkans destabilisiert.  Sollte sich dort weiteres Material ansammeln, könnte das zum Kollaps der Flanke führen.

Die Entstehungsgeschichte des Tungurahuas zeigt, dass solche Vorkommnisse immer wieder stattfanden. Vor 3000 Jahren kam es bereits zu einem Kollaps der Westflanke. Bei diesem Kollaps entstand eine Schuttlawine aus Gestein, Erde und Wasser, deren Ablagerungen eine Fläche von 80 Quadratkilometern bedeckte. In zahlreichen Eruptionen schloss sie die Narbe wieder und der Kegel wuchs auf seine heutige Höhe von mehr als 5000 m an.

Das Beispiel des Mount St. Helens in den USA zeigt, dass durch einen Flankenkollaps nicht nur eine Schuttlawine entstehen kann, sondern auch eine seitwärts gerichtete Eruption, die dann zusätzlich pyroklastische Ströme und Lahare generieren kann. Sollte sich so ein Ereignis am Tungurahua ereignen, wäre die Katastrophe perfekt.

Doch Dr. Hickey kommentierte das Szenario so: “Die Magmazufuhr ist einer von mehreren Faktoren, die die Instabilität der Vulkanflanke verursachen oder zu ihr beitragen können. Es besteht zwar die Gefahr eines möglichen Flankenkollapses, aber die Unsicherheit dieser natürlichen Systeme bedeutet auch, dass sie stabil bleiben könnte. Es ist jedoch auf jeden Fall ein Vulkan, den man in Zukunft im Auge behalten sollte”.

(Quelle: James Hickey et al, Earth and Planetary Science Letters (2020). DOI: 10.1016/j.epsl.2020.116104)

Vesuv: Gehirne verdampften

Obwohl der Untergang von Pompeji und Herculaneum fast 2000 Jahre her ist, stehen die versunkenen Römerstädte am Vesuv immer wieder in den Schlagzeilen: Neue Entdeckungen der Archäologen schaffen ein immer detailgetreueres Bild der Vulkan-Katastrophe, die im Jahr 79 n.Chr. zum Untergang der Orte führte.

Wissenschaftliche Studien belegen, dass die Gehirne einiger Todesopfer der Katastrophe sprichwörtlich verdampften. Bereits früher entdeckte man Frakturen und Risse in Knochen und Schädeln, die darauf hindeuteten, dass sie von innen her explodierten. Um Körperflüssigkeiten und speziell Gehirnmasse zu verdampfen, sind hohe Temperaturen nötig, wie sie in so einer Entfernung vom Vulkan nur durch pyroklastische Ströme verursacht worden sein können.

In einigen Schädeln wurde noch Gehirnmasse entdeckt. Sie wurde durch die extreme Hitze zu Seife, bzw. zu einem Gemisch aus Glycerin und Fettsäuren.

Jetzt haben Forscher schwarze Glasrückstände im Schädel eines Skelettes gefunden. Das Skelett wurde bereits in den 1960-iger Jahren ausgegraben und jetzt von einem Forscher-Team, um den Anthropologe Pier Paolo Petrone, neu untersucht. Die menschlichen Überreste befanden sich in einem Haus abseits der Bootshäuser, in denen viele Opfer gefunden wurden und lag auf einem Bett, das von Asche verschüttet worden war. Das Glas im Schädel des Opfers sieht aus wie Obsidian. Analysen wiesen nicht nur das Glas nach, sondern auch Proteine und Fettsäuren. Daher geht der Pier Paolo Petrone davon aus, dass es sich tatsächlich um verglaste Gehirnmasse handelt und nicht um Obsidian.

Das Glas lässt Rückschlüsse darüber zu, dass der Mensch durch einen extrem heißen pyroklastische Ströme starb: Es müssen Temperaturen von bis zu 520 Grad Celsius geherrscht haben. Anschließend fielen die Temperaturen schnell ab, so dass gekochte Gehirnmasse verglaste. Bisher ging man davon aus, dass es in den Glutwolken um 300 Grad heiß war.

Campi Flegrei: 3d Kartierung und Notfallübung

In diesen Tagen machen gleich 2 Nachrichten über den italienischen Calderavulkan Campi Flegrei die Runde: Es wurde eine Notfallübung durchgeführt und Wissenschaftler erstellten eine neue 3 d Karte der Solfatara.

3d-Kartierung der Solfatara

Einem Forscherteam des INGV Neapels gelang es, im Rahmen einer neuen Studie, eine 3 dimensionale Karte des Untergrunds im Bereich der Solfatara von Pozzuoli zu erstellen. An den Untersuchungen waren auch Wissenschaftler des Department of Earth Sciences, Environment and Resources der Universität “Federico II” von Neapel beteiligt. Zur Anwendung kam ein Verfahren das Elektrotomographie genannt wird und eine Weiterentwicklung der Geoelektrik ist: Über im Boden verankerte Sonden wird elektrischer Strom in den Untergrund geschickt und die Leitfähigkeit des Bodens gemessen. Unterschiedliche Bodenarten, bzw. Gesteinsschichten haben einen spezifischen Widerstand. Je nachdem wie viel Strom an den Empfangssonden ankommt, kann man ableiten, welche Gesteinsschichten der Strom durchlief. Bei der modernen Elektrotomographie werden drahtlose Sonden verwendet. Dem Forscherteam gelang es tatsächlich bis in Tiefen von 500 m vorzudringen. Mittels Computeranalyse wurde ein detailgetreues Bild des Untergrundes im Bereich der Solfatara erstellt. Es wurden nicht nur die unterschiedlichen Ablagerungen identifiziert, sondern auch Störungszonen und die Aufstiegswege magmatischer Fluide aufgespürt. So entdeckte man unter der Fumarole von Pisciarelli ein Gasreservoir. Die Wissenschaftler schließen aus den neuen Daten, dass sich der nächste Ausbruch der Campi Flegrei wahrscheinlich im Bereich der Solfatara manifestieren wird. Antonio Troiano, ein Mitautor der Studie sagt dazu: “die Ergebnisse dieser Forschung werden uns helfen, nützliche Elemente für die Entwicklung und Verbesserung physikalisch-mathematischer Modelle zu liefern, die darauf abzielen, die derzeit stattfindenden fumarolischen, hydrothermalen und seismischen Phänomene und ihre mögliche Entwicklung zu verstehen”. Seit 2011 wird eine rege seismische Aktivität unter der Caldera festgestellt. Zudem nahm der Gasflux zu. Seit über 2 Jahren ist der Zugang zur Solfatara gesperrt.

Notfallübung EXE Flegrei 2019

Bereits am 19. Oktober wurde eine Notfall-Evakuierungsübung der Campi Flegrei durchgeführt. Anwohner wurden dazu aufgerufen, sich am CTP-Busdepot einzufinden, von dort wurden sie dann zum Bahnhof von Napol gefahren. Am Bahnhof stand ein Zug bereit, der sie in Sicherheit bringen sollten. Es wurde eine Abfahrtsimulation durchgeführt. Doch Vincenzo Figliolia, Bürgermeister von Pozzuoli, zeigte sich in einem Zeitungsinterview ernüchtert: nur ein paar Dutzend Leute nahmen an der Übung teil, obwohl mehrere Hundert Personen dazu aufgefordert worden waren. Initiator der Notfalübung war der Zivilschutz. Bei dieser Gelegenheit fand man heraus, dass viele Gemeinden der Region überhaupt keine Notfallpläne haben, sollte es zu einer Eruption des Calderavulkans kommen.

Die Übung zeigt aber, dass sich die Verantwortlichen zunehmend Gedanken darüber machen, was im Fall der Fälle passieren könnte. Das kommt beinahe einem Paradigmawechsel gleich. Er wird von der Arbeit der Wissenschaftler hervorgerufen, die immer mehr Belege dafür finden, wie brisant die Lage am Vulkan tatsächlich ist. Die Anwohnern der Region scheinen das allerdings noch nicht verinnerlicht zu haben, oder verdrängen die potenzielle Gefahr, in der sie ständig leben.

Italien: Erdbeben im Tyrrhenischen Meer

Seit letzen Freitag gab es mehrere Erdbeben unter dem Tyrrhenischen Meer zwischen Sizilien und Kalabrien. Die Erdstöße manifestierten sich 25 km westlich des Ortes Cirella und gut 85 km nördlich der Vulkaninsel Stromboli. Das stärkste Beben der Serie hatte die Magnitude 4,6 und lag in 11 km Tiefe. Die folgenden Beben sind als Nachbeben zu verstehen und waren allesamt schwächer.

Die Menschen der Region zeigen sich besorgt und so scheinbar auch einige Seismologen. In einem italienischen Medienbericht heißt es, dass die Forscher die Region seit einigen Jahren genau beobachten. Besonders prekär ist die Situation, weil es in der Region eine Reihe submariner Vulkane gibt. Seit langem bekannt ist der Marsili seamount, der gut 40 km von der Erdbebenregion entfernt liegt. Bei ihm handelt es sich um einen der größten Unterwasservulkane des Mittelmeeres. Ein großer Hangrutsch könnte einen Tsunami auslösen. Wenige Kilometer nördlich liegt die Vulkankette von Palinuro, die sich entlang einer Blattverschiebung bildete. Doch dem nicht genug. Erst kürzlich wurde ein weiteres submarines Vulkanfeld genauer untersucht, dass sich östlich von Palinuro befindet. Es besteht aus mehreren vulkanischen Manifestationen, von denen Diamante, Enotrio und Ovidio die bedeutendsten sind. Sie liegen nur 15 km vor der Küste Kalabriens. Ihr Alter wird mit ca. 780.000 Jahren angegeben. Die aktuelle Bebenserie manifestiert sich im Bereich dieser Vulkane.

Vulkanismus und Erdbeben des Tyrrhenischen Meeres stehen im Zusammenhang mit der Kollision der Kontinentalen Platten von Europa und Afrika. Der Adriatische Sporn (auch Apullischer Sporn genannt) ist ein Teil Afrikas und liegt unter der Adria im Osten des italienischen Stiefels. Er drückt im Norden gegen die Alpen und lässt diese wachsen. Südlich des Sporns drückt die Ionische Platte gegen die Ostküste Kalabriens und wird unter Italien subduziert. Hinter der Subduktionszone und schon auf der Westseite des italienischen Stiefels, entstehen so die Vulkane. Das hier aufsteigende Magma entsteht durch partielles Schmelzen der subduzierten Kruste. Bei den tektonischen Prozessen der Region spielt aber auch die Absenkung des Tyrrhenischen Beckens eine Rolle. Hierbei entstanden lokale Störungszonen an denen sich Erdbeben ereignen und Vulkane entstanden.