Von Polsprüngen und Supervulkanen: das Laschamp-Ereignis

Eine oft gestellte Frage dreht sich darum, wie schnell es zu einem Polsprung kommen kann. Unter diesem Phänomen versteht man eine Umkehrung der Polarität des Erdmagnetfeldes. Der magnetische Nordpol liegt nach einem Polsprung nahe dem geografischen Südpol und umgekehrt. Zudem können auch Nebenpole entstehen. Während des Polsprunges kann die Stärke des Erdmagnetfeldes stark abnehmen, oder es kann ganz kollabieren. Da das Erdmagnetfeld quasi unser Schutzschild vor kosmische Strahlung ist, geht von einem Polsprung eine große Gefahr für Lebewelt und Technik aus. Statistisch gesehen findet so ein Polsprung alle 250.000 Jahre statt und der Zeitraum während dem sich die Polarität des Erdmagnetfeldes ändert dauert zwischen 4.000 und 10.000 Jahre. Der letzte Polsprung soll sich vor gut 780.000 Jahren ereignet haben, demnach wäre ein neuer Polsprung überfällig. Wenigstens sind das die allgemein publizierten Daten.

Dass dem nicht so ist bewies ein Forscherteam des GFZ-Potsdams. Das Team um Dr. Norbert Nowaczyk und Prof. Helge Arz untersuchte eine Anomalie im Paläomagnetismus der Erde, die sich vor 41.000 Jahren ereignete: das Laschamp-Ereignis. Diese Anomalie entdeckte man bereits vor 45 Jahren im Lavagestein der gleichnamigen Ortschaft im vulkanischen Zentralmassiv. Die Vulkane waren zur Zeit des Ereignisses noch aktiv. Bei einem Vulkanausbruch wurden Lavaströme gefördert und in der Schmelze kristallisierten magnetische Mineralien. Die Magnetisierung dieser Mineralien richtete sich nach dem damaligen Verlauf der Erdmagnetfeldlinien aus, welche deutlich von der Richtung der heutigen Feldlinien des Erdmagnetfeldes abweicht. Bisher hielt man diese Anomalie für ein lokales Phänomen.

Das Forscherteam des GFZ untersuchte nun Sedimentbohrkerne aus dem Schwarzen Meer. Die Sedimente wurden im Zeitraum der letzten Eiszeit abgelagert. In den Sedimenten fanden sich auch magnetische Mineralien, deren Magnetisierung jener entspricht, wie man sie von den Gesteinen aus Laschamp kennt. Die Forscher verglichen weitere Daten, u.a. aus Hawaii und können nun sagen, dass sich vor 41.000 Jahren ein Polsprung zugetragen hat. Zudem enthalten die Sedimente vom Schwarzen Meer auch Hinweise auf das Klima zur Zeit ihrer Ablagerung. Die Wissenschaftler verglichen Daten von besonderen Klimaereignissen während der letzten Eiszeit, mit Eisbohrkernen aus Grönland und konnten so Zeitmarken setzten und die Geschwindigkeit der Sedimentation berechnen. Daraus ließ sich der zeitliche Hergang des Polsprunges rekonstruieren. Das Ergebnis überraschte selbst die Wissenschaftler: die entgegengesetzte Polarisation bestand für 440 Jahre und die Umpolphase dauerte nur 250 Jahre, im geologischen Zeitrahmen betrachtet sind das sehr kurze Zeiträume! Die Stärke des Erdmagnetfeldes betrug während der Umpolphase nur noch 5% des heutigen Wertes. Soweit die Forschungsergebnisse der Wissenschaftler.

Was bedeutet das für uns? Jenseits der bereits bekannten langfristigen Polsprünge gibt es Polsprünge die sich rasant entwickeln und nur kurze Zeit anhalten. Bereits seit einigen Jahrzehnten gibt es Hinweise auf einen beginnenden Polsprung. An einigen Orten der Erde nimmt die magnetische Feldstärke stark ab und die magnetischen Pole verlagern sich. Bisher sind die meisten Wissenschaftler davon ausgegangen, dass wir noch sehr viel Zeit haben, uns auf eine mögliche Katastrophe globalen Ausmaßes vorzubereiten, doch vielleicht bleibt uns diese Zeit nicht. Zu befürchten ist, dass Satelliten und elektrische Geräte durch einen Polsprung und dem erhöhten Strahlungsbeschuß beschädigt, oder zerstört werden. Wahrscheinlich wird es eine starke Zunahme von Krebsfällen geben. Auf der anderen Seite gab es zur Zeit der Laschamp-Umpolung bereits Menschen, die das Ereignis überlebt haben. Allerdings begann ungefähr zu dieser Zeit auch das Aussterben des Neandertalers. Ich würde vermuten, dass ein Polsprung unsere Zivilisation stark verändern würde, dass die Menschheit als solches aber überlebt.

Neben besondere Klimaereignisse und den Spuren des Polsprungs, konnten die Geoforscher ein weiteres Ereignis globaler Bedeutung aus den Sedimentbohrkernen lesen: den Supervulkan-Ausbruch der Campi Flegrei. Diesen datierten sie auf 39.400 Jahre vor heute. Einige Wissenschaftler halten es für möglich, dass dieser Vulkanausbruch das Verschwinden des Neandertalers einleitete. Das endgültige Ende des Neandertalers korreliert mit einem weiteren gigantischen Vulkanausbruch gut 13.000 Jahre nach der Eruption der Campi Flegrei. Damals brach auf Neuseeland der Calderavulkan Taupo aus.

(Quellen: Pressemitteilung GFZ; Wikepedia; Planet Erde)

Campi Flegrei: Bohrprojekt startet

Die Phlegräischen Felder (Campi Flegrei) liegen bei Pozzuoli, in Sichtweite Neapels. Was lange Zeit nur als Konglomerat kleinerer Vulkankrater und geothermal aktiven Arealen galt, ist tatsächlich ein großer Caldera-Vulkan mit einem hohen Gefahrenpotenzial. Die Campi Flegrei stehen im Verdacht genug Kraft für einen Supervulkan-Ausbruch sammeln zu können und stehen unter besonderer wissenschaftlicher Beobachtung.

Noch in diesem Monat soll ein oft verschobenes Bohrprojekt starten. Zweck der wissenschaftlichen Bohrung ist es zunächst moderne Messinstrumente zu installieren, die in der Tiefe gut gegen äußere Einflüsse geschützt sind und Messungen direkt im Gestein durchführen können. Es sollen u.a. neuartige Sonden installiert werden, die neben Temperatur- und Druckmessungen auch Spannungen im Gestein messen können. Ziel der Forschungsbohrung ist die langfristige Exploration des Caldera-Vulkans und dem Rätsel des Bradyseismos auf die Spur zu kommen.

Bei diesem Phänomen handelt es sich um starke Bodendeformationen, die die Küste im Golf von Pozzuoli teileweise mehrere Meter anheben und wieder senken. Dieser Prozess wird von zahlreichen Erdbeben begleitet und richtet große Schäden an der Bausubstanz des dicht besiedelten Gebietes an. Während der jüngsten Hochphase der Bodendeformationen in den 1980er Jahren, bewegte sich der Boden mit einer Hebungsrate von ca. 1 m pro Jahr und einige Wissenschaftler befürchteten einen Vulkanausbruch, da solche extremen Bodendeformationen oft von Magma ausgelöst werden, das in den Untergrund einströmt. Doch der Vulkanausbruch blieb aus. Dass es sich beim Bradyseismos um ein langfristiges und periodisch wiederkehrendes  Phänomen handelt, beweist das Marcellum aus römischer Zeit. An den Säulen der antiken Ruine, die an der Uferpromenade von Pozzuoli liegt, sind heute noch Spuren von Bohrmuscheln zu sehen; in ca. 2 m Höhe. Ein Indiz dafür, dass die Säulen und mit ihnen der gesamte Küstenabschnitt lange Zeit tief im Wasser standen.

Das Bohrprojekt wird in Kooperation des INGV  und Geoforschungszentrum Potsdam durchgeführt. Hier sind die Wissenschaftler Dr. Ulrich Harms und Dr. Thomas Wiersberg für das Forschungsprojekt verantwortlich. Die Bohrung wird in mehreren Phasen durchgeführt: Im Juli wird zunächst ein 200 m tiefes Loch gebohrt, dass im Herbst dann auf 500 m Tiefe verlängert werden soll. In diesem Bohrloch werden die Messinstrumente installiert. Diese Instrumente wurden und werden noch vom GFZ-Potsdam entwickelt.

Zu einem späteren Zeitpunkt wird eine 3,5 km lange Bohrung abgeteuft. Da diese Bohrung abgewinkelt verlaufen soll, wird sie eine Maximaltiefe von 2,5 km erreichen. Diese Bohrung dient in erster Linie der Probenentnahme in Form von Bohrkernen, sowie der geothermalen Exploration.

In den vergangenen Jahren wurde der Start des Projektes aufgrund Proteste besorgter Anwohner immer wieder verschoben. Viele Menschen befürchten, dass die Bohrung einen Vulkanausbruch auslösen könnte. Die Wissenschaftler teilen die Befürchtung nicht, da sie die Magmakammer in einer Tiefe zwischen 5 – 7 km vermuten und die Bohrung höchstens die Hälfte der Strecke zum Magma zurücklegen wird. Zudem ist bei anderen Bohrprojekten in vulkanischen Gegenden noch nie ein Vulkanausbruch ausgelöst worden, selbst wenn Magmataschen angebohrt wurden. Normalerweise versiegelt die Schmelze das Bohrloch wieder.

Siehe auch: Bildergalerie Golf von Neapel

Tambora: die Entdeckung eines Königreiches

Die Eruption des Vulkans Tambora auf der indonesischen Insel Sumbawa war eine Katastrophe unvorstellbaren Ausmaßes: mehr als 12.000 Menschen starben während des größten Vulkanausbruches in geschichtlicher Zeit. An den Spätfolgen gingen nochmal 71.000 Menschen zugrunde. Die Spätfolgen wurden durch die gigantischen Aschemassen und Aerosole hervorgerufen, die der Vulkan bis hoch in die Stratosphäre schleuderte. Die Partikel verteilten sich global und sorgten für einen Temperaturrückgang, in dessen Folge es zu Missernten und Hungersnöten in Europa und Nordamerika kam.

Die direkten Opfer des Vulkanausbruches bevölkerten ein legendäres Königreich das am Fuße des Vulkans lag und seinen Namen trug: Tambora. Lange Zeit kusierten nur Mythen und Gerüchte um Tambora, die in den 1980iger Jahren durch vereinzelte Funde von Knochen und Tonscherben genährt wurden. Von diesen Artefakten angelockt begann der Vulkanologe Haraldur Sigurdsson mit ersten Ausgrabungen Am Fuße des Vulkans. Das war im Jahr 2004. Während dieser ersten Grabung förderte man die Grundrisse eines Gebäudes zu Tage in dem 2 skelettierte Opfer der Katastrophe lagen. Die Gebäudereste befanden sich unter einer 3 Meter mächtigen Schicht aus Ablagerungen pyroklastischer Ströme, deren Gluthitze nur wenig wiederstehen konnte. Die Holzbalken des Hauses wurden total verkohlt, eines der Skelette befand sich in einem üblen Zustand. Nur chinesisches Porzellan, Eisenwerkzeuge und Kupfertöpfe überstanden die Hitze.

Seit der ersten Grabung wurden mehrere Grabungskampangen durchgeführt, die unter der Leitung von Dr M. Geria (Universität von Bali) und unter Miarbeit von Emma Johnston (Uni Bristol) stattfanden. Nach und nach gewannen die Wissenschaftler ein immer umfassenderes Bild vom einstigen „Königreich Tambora“, das scheinbar eher eine dörfische Struktur hatte. Allerdings zeugen neue Funde, zu denen auch Juwelen gehören, vom Wohlstand der Tamboraner, die ihrem Reichtum vermutlich dem Handel mit Sandelholz, Pferden und Honig verdankten. Bei den Ausgrabungen kamen auch weitere Skelette zutage. Eines davon bedeckt seinen Kopf mit der Hand, vermutlich um sich zu Schützen. Diese Haltung entdeckte man auch bei zahlreichen Opfern aus Pompeji und Herculaneum, die Städte, die beim Ausbruch des Vesuvs im Jahre 79 n. Chr. untergingen.

Das Wissenschaftlerteam wird auch diesen Sommer nach Sumbawa zurückkehren und versuchen, Vulkan und Königreich weitere Geheimnisse zu entlocken. Mit von der Partie wird auch der gebürtige Niederländer Rik Stoetman sein, der die Expeditionen nach Tambora leitet.

Santorin: Envisat misst Bodendeformation

Während der ESA-Weltraummission maß der Satellit Envisat Bodendeformationen unterschiedlicher Vulkane. Die Messungen wurden mit einem „Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar“ durchgeführt.

Besonders auffällig waren die Deformationen auf Santorin. Im Beobachtungszeitraum Januar 2011 – April 2012 wurde eine Bodenanhebung von 3 – 4 cm gemessen. Spitzenwerte von 5 cm wurden im Nordosten von Nea Kameni registriert. Die kleine Vulkaninsel in der Caldera von Santorin ist die jüngste Manifestation des Vulkanismus auf der Ägäis-Insel. Im Nordosten Nea Kamenis liegen auch die heißen Quellen, in denen man vom Boot aus baden kann.

Die Messungen ergaben, dass sich die Hebungsrate im Frühjahr 2012 verringerte. Die Daten korrelieren mit den seismischen Messungen, die in den letzten Wochen auch wieder rückläufig waren.

Seismik und Bodendeformation liefern Hinweise darauf, dass Magma in die Magmakammer des Vulkans einströmt und dadurch den Boden anhebt. Ob- und wann es zu einem Vulkanausbruch auf Santorin kommen wird und welches Ausmaß er haben könnte, lässt sich derzeit nicht bestimmen.

Hier gibt es eine Bildergalerie und ein Video über Santorin, die während meines Aufenthaltes vor 2 Jahren dort entstanden sind. Der Originalbericht der ESA enthält eine schöne Animation.

Yellowstone: mehrere Eruptionen als gedacht?

In den letzten Tagen erschienen einige Artikel über neue Forschungsergebnisse bezüglich der Eruptionszyklen des Yellowstone-Vulkans. Gesteinsproben des ca. 2 Millionen Jahre alten Huckelberry Ridge Tuff wurden mit Hilfe der Argon-Isotopen-Methode neu datiert. Dabei stellten die Forscher um Ben Ellis fest, dass die vulkanischen Proben dieser Gesteinsserien unterschiedliche Alter aufwiesen. Ging man bisher davon aus, dass sich die Ablagerungen einer Gesteinsserie während einer einzelnen gigantischen Eruption bildeten, wird jetzt vermutet, dass die Vulkanite durch verschiedene Ausbrüche gefördert wurden. Die Pausen zwischen den Eruptionen betrugen mehrere Jahrtausende. Die einzelnen Ausbrüche hatten immer noch den Charakter eines Supervulkan-Ausbruches, waren aber deutlich schwächer als es ein einzelner Ausbruch gewesen wäre.
Maßgeblich hat sich an dem Gefahrenpotential des Yellowstone-Vulkans für uns nicht viel geändert. Die Eruptionszyklen erfolgen weiterhin in dem Rhythmus von ca. 700.000 Jahren, nur kommt es in einem Zyklus scheinbar zu mehreren Eruptionen die einzeln betrachtet zwar schwächer sind, aber immer noch eine globale Katastrophe hervorrufen können. Möglicherweise könnten mehrere Eruptionen innerhalb eines Zyklus auch stärkere Auswirkungen auf das globale Klima haben, da der Natur weniger Zeit bleibt um sich zu normalisieren.

Vesuv: Simulation eines Vulkanausbruches

Das INGV-Neapel stellte auf einem Vulkanologen-Kongress eine neue Computersimulation vor, die die ersten Minuten eines Vesuv-Ausbruches zeigt. Durch klicken auf das Bild gelangt ihr zu einem Video von Spiegel-Online mit besagter Animation.

Ziel der neuen Animation sei es, die Bevölkerung im Golf von Neapel auf die Gefahren hinzuweisen, die vom Vesuv ausgehen. Es leben ca. 3 Millionen Menschen im Einzugsgebiet des Vulkans und mehr als 750.000 in der Zone mit der höchsten Gefahrenstufe. Die Simulation zeigt einen Ausbruch mittlerer Stärke, wie er sich zuletzt 1631 ereignete. Die Folgen eines Vulkanausbruches wie im Jahre 79 n.Chr. wären weitaus dramatischer. Damals wurden die Städte Pompeji, Herculaneum und Stabiae zerstört. In der Bronzezeit ereignete sich die Avellino-Eruption die noch stärker war. Dass zeigt, dass die neue Simulation kein worst-case Szenario darstellt, sondern eher eine Verharmlosung des Gefahrenpotentials des Vesuvs ist.

Submarine Vulkanausbrüche und neue Inseln

Vulkane die sich am Meeresboden bildeten sind die häufigsten Vulkane der Welt. Während es nur ca. 1900 aktive Vulkane an Land, bzw. oberhalb des Wassers gibt, wird die Zahl der submarinen Vulkane weitaus höher eingeschätzt. Da die Tiefsee zum großen Teil unerforscht ist, kann die Zahl hier nur geschätzt werden; manche Quellen sprechen von mehr als 1.000.000 Unterwasser-Vulkane. Diese fördern ungefähr 75 % der jährlich ausgestoßenen Lavamenge. Die meisten dieser Ausbrüche laufen im Verborgenen ab und werden nicht entdeckt.

Submarine Vulkane entstehen besonders entlang der mittelozeanischen Rücken und hinter den Subduktionszonen der Tiefseegräben. Aber auch vor den Tiefseegräben gibt es Vulkane. Diese wurden erstmalig im Jahr 2006 in einer Wassertiefe von  5000 m entdeckt und „petit spots“ genannt. Sie entstehen auf dem abtauchenden Teil der ozeanischen Platte. Da sich die Platte kurz vor der Subduktionszone verbiegt bilden sich Risse in der Kruste. Durch diese kann Magma aufsteigen und lässt die gut 50 m hohen Vulkankegel entstehen. Zudem gibt es Unterwasser-Vulkane die sich über Mantelplume bilden, den sogenannte „hot-spots“,  mitten in den tektonischen Platten der Ozeanböden.

An den mittelozeanischen Rücken bilden sich Spaltenvulkane aus denen dünnflüssiger tholeiitischer Basalt (sogenannte MORBs) quillt. Während die ozeanischen Intraplattenvulkane über „hot spots“ auch noch dünnflüssige Basaltlaven fördern, ändert sich der Chemismus der Laven an Subduktionszonen. Hier wird zähflüssigere subalkalische Lava gefördert, die oft explosiv austritt, oder Lavadome bildet. Hinter den Subduktionszonen zweier ozeanischer Platten tauchen zahlreiche Vulkane in Gruppen auf und bilden vulkanische Inselbögen.

Submarine Vulkane in den Platten, oder an den Kontinentalrändern der Subduktionszonen formieren sich zu „seamounts“. Das sind steil aufragende Vulkankegel, deren Flanken häufig instabil sind. Wenn eine Vulkanflanke Unterwasser abschert, kann ein Tsunami entstehen. Der wohl bekannteste „seamount“ im Mittelmeer ist der Mount Marsili vor Italien.

Jeder Inselvulkan hat als submariner Vulkan angefangen, aber nur die wenigsten submarinen Vulkane erreichen die Wasseroberfläche. Häufig ist die Erosionsrate höher als die Förderrate der Lava, so dass oberflächennahe submarine Vulkane schnell wieder abgetragen werden. In den seltensten Fällen etabliert sich eine stabile Insel. In den letzten hundert Jahren konnten sich nur Anak Krakatau und Surtsey dauerhaft gegen die Wellen behaupten.

Wenn die vulkanische Aktivität einer kleineren Vulkaninsel aufhört, wird diese wieder von den erosiven Kräften abgetragen. In tropischen Gewässern mit Riffbildung kann ein Atoll entstehen.

Unterwasser tritt die Lava meistens effusiv in Form von Kissenlava aus. In größeren Tiefen hat das Meerwasser eine Temperatur von ca. 1 Grad Celsius und austretende Lava kühlt oberflächlich schnell ab. Es entstehen kurze Lavaströme, die wie aneinander gereihte Kissen aussehen. Im Inneren der Lavakissen ist das Gestein geschmolzen und wenn weitere Schmelze nachströmt bricht das Kissen auf, die Schmelze tritt aus und ein weiteres Kissen entsteht.

In flacherem Wasser kann es zu Wasserdampfexplosionen kommen, welche die Kraft der Eruption verstärken. Die Geburt einer neuen Insel ist daher meistens ein gewaltiges Spektakel mit hoch aufsteigenden Dampfwolken und starken Explosionen, die Lavafetzen mit hoch reißen. In Wassertiefen größer 200 m verhindert der hohe Druck der Wassermassen starke Explosionen.

Eine generelle Gefahr bei submarinen Vulkanausbrüchen besteht darin, dass Wasser in die Magmakammer eindringt. Das kann zu starken magmatophreatischen Explosionen führen, die sogar eine ganze Insel sprengen können. Solche Vorkommnisse sind allerdings sehr selten.

Submarine Vulkane deren Ausbrüche deutlich sichtbare Spuren Überwasser verursachen, waren in den letzten Jahren vor allem am zirkumpazifischen Feuerring aktiv. Allein beim Archipel von Tonga sind 36 aktive submarine Vulkane bekannt. Im März 2009 brach einer diese Feuerspeier zwischen den kleinen Vulkaninseln Hunga Tonga und Hunga Ha’apai aus und schleuderte Lava, Wasser und Dampf hoch in die Luft. Die Explosionen wirbeln Sedimentablagerungen auf die das Wasser zusätzlich trüben.

Selbst bei submarinen Vulkanausbrüchen in großen Tiefen besteht eine Gefahr für den Schiffsverkehr: ausperlende Gasblasen können die Tragfähigkeit des Wassers verringern und so Schiffe zum Sinken bringen. Ausströmende Gase und steigende Wassertemperaturen sind Todesfallen für Fische.

Der jüngste submarine Vulkanausbruch begann im Oktober 2011 vor der Kanareninsel El Hierro. Wenige Kilometer vor der Küste öffneten sich mindestens 2 Förderschlote. Es besteht die Möglichkeit, dass sich der Ausbruch Richtung Land verlagert.

Neuseeland: Pink and White Terraces

Nach 125 Jahren wurde am 10.Juni 2011 ein verloren gegangenes Naturwunder, auf der neuseeländischen Nordinsel wiederentdeckt: die legendären Kalksinterterrassen von Tetarata und Otukapuarangi. Vielen sind sie besser als „Pink and White Terraces“ bekannt. Allerdings, und da liegt der Haken, befinden sich die Kalksinterterrassen heute in 60 m Tiefe im Lake Rotomahana. Ein Tauchboot hatte sie auf Sonaraufnahmen bereits im Januar entdeckt, doch die Bilder wurden erst jetzt vollständig ausgewertet.

Wie die Kalksinterterrassen in 60 Meter Wassertiefe kamen? Ganz einfach: vor 125 Jahren brach der Vulkan Tarawera am Ufer des Sees aus. Sein Gipfel spaltete sich, als sich eine 6 km lange Eruptionsspalte öffnete. Es kam zu einem gewaltigen Hangrutsch und Gerölllawinen stürzten in den See, an dessen Ufer sich die Kalksinterterrassen befanden. Der Ablauf des Sees wurde verschüttet und der Seespiegel stieg um 100 Meter an und verschluckte die Terrassen, die in einem Thermalgebiet lagen. Das Thermalgebiet war damals ein Touristenmagnet und wurde als 8. Weltwunder gehandelt. Viele reiche Europäer und Amerikaner reisten damals dorthin, um sich die Terrassen anzuschauen und in Becken mit heißem Thermalwasser zu baden. Sie fanden in der christlichen Maori-Siedlung Te Waiora quartier. Der Ort wurde durch den Ausbruch ebenfalls zerstört. Lahare und Vulkanasche begruben ihn. Heute ist „the burried village“ wieder Touristenmagnet. In einem Freilichtmuseum sind einige Ausgrabungen zu bewundern.

Der Mount Tarawera ist Teil eines größeren Vulkankomplexes in der Nähe von Rotorua. Der Vulkan bildete sich in einem komplexen Caldera System. Die übergeordnete Struktur ist die Haroharo-Caldera. Sie ist 16 x 26 km groß und entstand im Holozän. In ihr bildeten sich mehrere kleinere Calderen und der Okataina Vulkankomplex, zu dem der Tarawera gehört. Dieser Vulkan setzt sich aus 11 rhyolithischen Domen zusammen, die auf einer Störungszone liegen, entlang derer sich auch die jüngste Eruptionsspalte öffnete. Dieser Ausbruch, der 1886 die Terrassen verschüttete und Te Waiora zerstörte, förderte allerdings basaltische Lava.

Naturkatastrophen in Deutschland

Die Debatte um die Sicherheit der Atomkraftwerke in Deutschland wirft die Frage nach der Häufigkeit und Stärke von Naturkatastrophen bei uns auf. Oft ist in dieser Diskussion zu hören, dass es solch heftige Naturkatastrophen wie in Japan bei uns nicht geben könne. Solche Aussagen von Politikern und Lobbyisten der Atomenergie verblüffen mich. Grundlage dieser Aussage sind statistische Betrachtungen der Naturkatastrophen der letzten 300 Jahre. Doch in geologischen Zeiträumen gerechnet sind 300 Jahre ein Wimpernschlag. Für eine verlässlichere Analyse müsste man viel weiter zurückblicken. Zugegeben, die Wahrscheinlichkeit einer dramatischen Naturkatastrophe, vergleichbar mit dem Erdbeben und Tsunami vom 11.03.2011 in Japan, ist bei uns in Deutschland wesentlich geringer, als an den Kontinentalrändern und anderen tektonisch aktiven Gegenden, dennoch kommen auch in Deutschland Erdbeben und andere Naturkatastrophen vor, die Ereignissen in anderen Ländern in nichts nachstehen.

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Neues Modell für Magmenaufstieg am Stromboli

Der Inselvulkan Stromboli  liegt nördlich von Sizilien und ist seit mehr als 2000 Jahren daueraktiv. Von einigen Pausen abgesehen, speit er normalerweise mehrmals stündlich Lava. Die Tephra erreicht bei diesen strombolianischen Eruptionen normalerweise  eine Höhe zwischen 80 und 250 Metern. Generell funktionieren explosive Vulkanausbrüche nach dem gleichen Schema: in der Magmakammer ist das Magma an Gasen übersättigt. Durch eine Änderung der Druck / Temperaturverhältnisse einerseits und Änderungen im Chemismus / Rheologie andererseits, wird das Gas freigesetzt. Das Magma steigt im Förderschlot auf und es bilden sich große Gasblasen. Diese steigen immer schneller auf und fragmentieren das Magma. An der Oberfläche explodieren die Gasblasen und schleudern Asche und Lavafetzen aus dem Förderschlot. In Bezug auf den Stromboli stellt sich nun die Frage, wie dieser Mechanismus seit Jahrtausenden funktioniert, besonders, da es einen großen Unterschied zwischen der ausgestoßenen Gasmenge und der tatsächlich geförderten Lavamenge gibt.

Messungen ergaben, dass der Vulkan täglich ca. 200 Tonnen Schwefeldioxid ausstößt. Das Magma des Strombolis enthält ca. 0,28% Schwefel. So müssen täglich 50.000 Tonnen Magma entgasen. Tatsächlich gefördert wird aber nur ein Bruchteil dieser Menge.

Nun liefern Wissenschaftler der Universität Bristol einen neuen Erklärungsversuch über den Verbleib der Schmelze und wie die strombolianischen Ausbrüche funktionieren könnten. Neben einer tief sitzenden Magmakammer postulierte Francis Beckett ein oberflächennahes Magmareservoir. Dort sammelt sich das Magma und steigt zur Oberfläche auf, wo es entgast und ein Teil davon als Lava bei den Eruptionen austritt. Die Restschmelze bildet weitere Kristalle und wird dichter und zähflüssiger. Daher sinkt sie wieder bis in das Reservoir ab.

Experimente mit Sirup haben gezeigt, dass zwei Materieströme verschiedener Viskosität, in einer vertikalen Förderleitung, in unterschiedliche Richtungen fließen können. Trotz des neuen Modells bleiben einige Fragen offen, etwa die, warum sich das Magma in den gleichzeitig auf- und absteigenden Strömen nicht vermischt.

Das sogenannte Magmamingling hat oft katastrophale Folgen. So wird angenommen, dass eine plötzliche Intrusion frischen Magmas in die Magmakammer des Krakataus die gewaltigen Explosionen auslöste, die im Jahr 1883 zum Untergang der Insel führten. Allerdings handelte es sich dabei um zwei sehr unterschiedliche Magmen. Der chemische Unterschied zwischen dem weitgehend entgasten Magma (Lava) das im Förderschlot des Strombolis wieder hinab sinkt, und dem aufsteigenden Magma ist weitaus geringer. Vielleicht verdankt der Stromboli seine langlebige Eruptivität aber auch genau diesem Umstand.

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