Schwarmbeben unter Caldera-Vulkanen am 20.09.22

Heute widme ich einen Artikel den Schwarmbeben, die sich aktuell unter mehreren großen Caldera-Vulkanen manifestieren. Die Rede ist von den Calderen Laguna del Maule, Taupo und Yellowstone.

Laguna del Maule mit Schwarmbeben

Die Laguna del Maule ist eine große Caldera im Herzen Chiles und gehört zu einem großen Vulkankomplex. Sie misst 25×15 km und ist zum Teil mit einem See gefüllt. Seit Jahren registrieren Wissenschaftler eine -teils enorme- Bodendeformation in Form von Hebungen. Die Bodenhebungen wurden zum ersten Mal im Jahr 2007 erfasst und wissenschaftlich untersucht. Die jährliche Hebungsrate beträgt 25 cm. Man geht davon aus, dass die Bodenhebung von Magmatischen Fluiden verursacht wird und postulierte bereits vor 8 Jahren einen Magmenkörper mit 6 Kubikkilometer Volumen. Aktuell dürfte er um einiges Größer geworden sein. Gestern meldete SERNAGEOMIN nun, dass man ein Schwarmbeben im Westteil des Vulkankomplexes detektierte. Es wurden 120 schwache Erschütterungen festgestellt, die vulkanotektonischen Ursprungs waren und durch Gesteinsbruch infolge von Fluidbewegungen entstanden. Die Hypozentren lagen in 5 km Tiefe. Ein Schwarmbeben bedeutet nun nicht sofort, dass es zu einem Vulkanausbruch kommt, doch mit jeder vulkanotektonischen Bebensequenz steigt das Eruptionsrisiko ein wenig.

Jeder Vulkan verhält sich bezgl. seiner Vorhersagbarkeit anders und je mehr Eruptionen eines Vulkans wissenschaftlich dokumentiert wurden, desto genauer werden die Prognosen. In Bezug auf die Laguna del Maul heißt das allerdings, dass man ihre Zeichen nicht genau zu lesen weiß, denn die letzten Eruptionen fanden in vorchristlicher Zeit statt. Es ist unklar, wie stark hier Schwarmbeben werden, bevor es zu einem Vulkanausbruch kommt. Generell würde man tagelang anhaltende Schwärme mit Tausenden Erdbeben erwarten, aber bei machen Vulkanen gibt es auch nur kleine Schwärme mit ein paar hundert Erdbeben vor einer Eruption. In seltenen Fällen gibt es gar keine seismische Krise, oder nur wenige Beben, bevor es zu einem Ausbruch kommt.

Ende Dezember 2021 gab es bereits Schwarmbeben nebst Inflation und der Alarmstatus wurde auf „2“ erhöht. Aktuell steht er auf „1“. Damals wurden neben Inflation und Schwarmbeben auch eine erhöhte Emission an Kohlendioxid festgestellt. Alles Indizien für Magmenaufstieg.

Tatsächlich hat auch noch kein moderner Mensch den Ausbruch eines Supervulkans dokumentiert. Wir wissen also nicht, wie die Vorzeichen einer solch starken Eruption aussehen. Spekulativ ist, dass es vor so einem Ausbruch extrem starke Schwarmbeben und große Bodendeformationen geben wird. Es ist auch möglich, dass sich im Vorfeld eine Reihe kleinerer Eruptionen ereignen könnte. Doch selbst wenn es zu einer Eruption in einem großen Caldera-Vulkan kommen sollte, heißt es nicht automatisch, dass eine VEI 7-8 Eruption entsteht. Doch neue Forschungen zeigen, dass solche Eruptionen häufiger vorkommen, als man bislang glaubte. Außerdem sollen sie häufig an Massenaussterben beteiligt gewesen sein.

Die Laguna del Maule ist nicht der einzige Caldera-Vulkan, der momentan seismisch unruhig ist.

Taupo: Erhöhung der Warnstufe

Nachdem unter der neuseeländischen Taupo-Caldera in den letzten Wochen mehr als 700 Erdbeben registriert wurden, erhöhten die Forscher von GeoNet nun die Warnstufe auf „1“. Das bedeutet, dass es leichte vulkanische Unruhen gibt, die mit magmatischer Aktivität im Untergrund zusammen hängen. Neben den Erdbeben wurde eine leichte Bodenhebung festgestellt. Es ist das erste Mal, dass für Taupo diese Warnstufe ausgerufen wurde, obwohl es schon mehrere Phasen mit Schwarmbeben gab. GeoNet begründet dies damit, dass man den Vulkan mittlerweile besser verstehen würde. Dennoch hält man das Risiko einer Eruption für gering. Ähnlich wie bei der Laguna del Maule, so wurde auch noch nie eine Eruption des Taupo-Vulkans dokumentiert. Der letzte Ausbruch fand um das Jahr 232 v. Chr. statt.

Yellowstone mit weiteren Erdbeben

Erst gestern berichtete ich über ein vergleichsweises schwaches Schwarmbeben unter der Yellowstone-Caldera. Doch seitdem gab es weitere Erschütterungen. Inklusive gestern wurden gut 20 Beben festgestellt. Das stärkste Beben heute hatte eine Magnitude von 2,9 und einen Erdbebenherd in 8 km Tiefe. Der Schwarm manifestiert sich 7 km nordwestlich vom Norris Geyser Basin. Das YVO berichtete in seinem letzten Update am 1. September von einer schwachen Bodenhebung. Sie betrug gut 1 cm und soll durch Schmelzwasser verursacht worden sein, das in das Hydrothermalsystem eindrang. Seit 2015 wird eine übergeordnete Subsidenz (Bodensenkung) festgestellt. Es bleibt spannend abzuwarten, ob sich der Trend umkehren wird.

Kilauea: Halema’uma’u auf Wachstumskurs

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Auf diesem Schiebebild sieht man, wie dramatisch die Veränderungen am Halema’uma’u-Krater sind. Das Erste Bild mit der Aschewolke stammt vom 15. Mai, das 2. Bild vom 22. Juni 2018. Der Krater ist deutlich gewachsen und breitet sich immer weiter zum Rand der Caldera hin aus. Die Bilder stammen von der Panorama-LiveCam des HVO.

Daten und Fakten zur Leilani-Eruption

Hier ein paar zusammengesammelte Daten zur aktuellen Eruption, die am 03 Mai 2018 begann:

  • Der Magmenkörper unter dem Kilauea enthält 2-3 Kubikkilometer Schmelze
  • Es wurden bisher über 0,25 Kubikkilometer Lava gefördert.
  • Pro Sekunde werden 100 Kubikmeter Lava gefördert
  • Die Lavaströme bedecken eine Fläche von fast 25 Quadratkilometern
  • 1,5 Quadratkilometer neues Land entstanden
  • Das Lavafeld hat eine Mächtigkeit von 26 m
  • Das stärkste Erdbeben der Eruptionsphase hatte eine Magnitude von 6,2
  • Täglich werden ca. 500 Erschütterungen registriert
  • Der Halema’uma’u Krater hat seine Fläche fast verdoppelt
  • Der PuuOo-Krater ist nun 350 m tief
  • Es gab eine schwer verletzte Person durch fliegende Tephra
  • Es wurden mehr als 630 Häuser zerstört
  • Mehr als 1000 Personen beantragten Unterstützung aufgrund der Evakuierungen
  • Gut 2 Dutzend Personen wurden im Sperrgebiet verhaftet

Die Zahlen stellen eine Momentaufnahme da und ändern sich. Zum Teil sind auch unterschiedliche Angaben im Umlauf.

Quelle: HVO, USGS, HCCD, BBC, Mike Schüler, volcanoes and volcanism, Facebook

Der Kilauea ist der aktivste Vulkan auf Hawaii. Bei ihm handelt es sich um einen Schildvulkan, der von einem hot spot gespeist wird. Dieser ortsstabile Mantelplume versorgt nicht nur den Kilauea mit Magma, sondern auch den benachbarten Mauna Loa. Dieser Vulkan ist der größte Vulkan der Erde. Beide Vulkane teilen sich eine tief gelegenen Magmakammer, verfügen aber jeweils über eine 2. flacher gelegenen. Bevor diese entdeckt wurden, ging man davon aus, dass der Kilauea kein eigenständiger Vulkan ist, sonder ein Nebenvulkan des Mauna Loa.

Kilauea: hohe Seismik unter Gipfel

Am Kilauea auf Hawaii steigerte sich die seismische Tätigkeit unter der Gipfelcaldera abermals. Im Durchschnitt findet alle 4 Minuten ein Erdbeben mit Magnituden zwischen 2 und 3 statt. Fast 1 Mal am Tag gipfelt diese Aktivität in ein Erdbeben mit einer Magnitude größer als 5. Die Subsidenz unter dem Gipfel hält weiter an. wir werden zeugen einer Calderabildung, denn längst ist nicht nur mehr der Halema‘uma‘u -Krater vom Absacken des Bodens betroffen. Der Krater vergrößert sich zusehend und greift dabei auf die Caldera über. Es haben sich Staffelbrüche gebildet, welche sich bis zum Calderarand zeihen. Hält das Absinken des Gipfelbereichs weiter an, so könnte sich die Caldera selbst vergrößern. Auf jeden Fall ändert sich das Gesicht des Nationalparks deutlich.

Das Absinken des Gipfelbereichs ist direkt mit der Eruption im unteren Ostrift assoziiert. Dort tritt eine gehörige Menge Lava aus -bisher wurden ca. 0,15 Kubikkilometer Lava gefördert- was die Magmakammer einsinken lässt. Dieses Einsinken setzt sich bis in den Gipfelbereich des Vulkans fort. Der Schwefeldioxid-Ausstoß aus der Spalte 8 hat sich am Wochenende verdoppelt. Dies könnte ein Anzeichen dafür sein, dass sich auch die Lava-Förderrate signifikant vergrößert hat. Die Lava fließt in einem kanalisierten Lavastrom Richtung Kapoho, wo sie das Meer erreicht. Aus dem Kanal brechen gelegentlich kleinere Lavaströme seitwärts aus. Das USGS meldet, dass weiterhin neues Magma durch den magmatischen Gang fließt. Ein Ende der Eruption ist nicht in Sicht. Inzwischen werden für die Evakuierten Hütten gebaut. Die Menschen müssen sich darauf einstellen länger nicht mehr in ihre Heimat zurückkehren zu können, sofern ihre Häuser überhaupt noch stehen.

Gunung Agung mit Explosion

Seit längerem war der Vulkan auf Bali aus den Schlagzeilen verschwunden, nun meldet er sich mit einem Rummser zurück: gestern ereignete sich eine Eruption. Vulkanasche stieg bis in einer Höhe von 5 km ü.NN. auf. Es befindet sich nach wie vor Magma unter dem Vulkan und eine größere Eruption kann nicht gänzlich ausgeschlossen werden, selbst wenn es dafür derzeit keine direkten Anzeichen gibt.

Langila mit Eruption

Das VAAC Darwin registrierte eine kleinere Eruption des Vulkan Langila in Papua Neuguinea. Die Vulkanasche erreichte eine Höhe von 2,3 km. Der Vulkan zählt zu den aktivsten Feuerbergen des Inselstaates.

Pacaya: Lavastrom bestätigt

Der gestern beschriebene Lavastrom am Pacaya wurde nun durch neue Fotos bestätigt, welche in unserer FB-Gruppe „volcanoes and volcanism“ geteilt wurden. Bei INIVUMEH ist vom Lavastrom keine Rede, allerdings werden strombolianische Eruptionen beschrieben, welche bis zu 40 m hoch aufsteigen. Der Aufstieg zum McKenney Krater ist nach wie vor verboten, allerdings kontrolliert man nun, dass das Verbot auch eingehalten wird. Es wurden einige Touristen in Gewahrsam genommen, die das Verbot ignorierten. Grund für diese Kontrollen dürfte die Fuego-Katastrophe sein.

Kikai Caldera: submariner Lavadom entdeckt

Die Kikai-Caldera liegt wenige Kilometer vor der Südküste der japanischen Insel Kyushu. Sie hat einen Durchmesser von 19 km und gehört zu der Präfektur Kagoshima. Nördlich der Caldera liegt die Aira-Caldera mit dem bekannten Vulkan Sakurajima. Der Rand der Caldera wird durch 2 Vulkaninsel markiert: Iojima und Takeshima. Soweit die Basisdaten. Neu ist, dass japanische Wissenschaftler am Grund der Unterwasser-Caldera einen massiven Lavadom entdeckten, welcher nach der Bildung der Caldera eruptiert wurde. Die Spitze des Lavadoms liegt in nur 30 m Wassertiefe. Tauchroboter fotografierten die Oberfläche des Lavadoms und entdeckten Risse und Gasaustritte. Die Caldera formte sich vor 7300 Jahren nach einem vermeintlichen Supervulkanausbruch, bei dem 32 Kubikkilometer Tephra gefördert wurde. Diese Menge an Tephra entspricht allerdings einem VEI 6 und nicht einem VEI 8, was einem Supervulkanausbruch entspräche. Die Lava des Doms soll die gleiche chemische Zusammensetzung haben, wie die Lava, aus der die Vulkaninsel Iojima besteht, welche ebenfalls nach der Calderabildung entstand. Daraus schließen die Wissenschaftler, dass die Magmakammer unter der Caldera gefüllt ist und zu einer Eruption bereit sein könnte. Allerdings unterscheidet sich die Lava-Art von jener, welche bei der Supervulkaneruption gefördert wurde. Somit erscheint es mir als relativ unwahrscheinlich, dass sich in der Kikai-Caldera ein ähnliches Ereignis wie vor 7.300 Jahren wiederholen wird. Dennoch wird über eine möglicherweise bevorstehende Supervulkan-Eruption spekuliert. Man geht von einer 1 prozentigen Wahrscheinlichkeit aus, dass sich in den nächsten 100 Jahren eine große Caldera-formende Eruption in Japan ereignen wird. Die japanischen Wissenschaftler haben es sich zum Ziel gesetzt, genügend Daten zu sammeln, um so eine Eruption vorhersagen zu können.

Der gigantische Lavadom in der Kikai-Caldera wurde im Rahmen einer Erkundungsfahrt des Kobe Ocean Bottom Explorationszentrums (KOBEC) entdeckt. Die Forscher statteten das Ausbildungsschiff Fukae Maru mit modernster wissenschaftlicher Ausrüstung aus und unternahmen bereits 3 Forschungsfahrten zur Kikai-Caldera. Es wurde der Meeresgrund vermessen und auch mit einem seismischen Array gearbeitet. Mit Explosionen wurden künstliche Erdbeben ausgelöst, welche mittels seismischer Tomografie eine Untersuchung des Untergrundes ermöglichten. Die Forscher schickten Tauchdrohnen in die Tiefe, wendete elektromagnetische Untersuchungsmethoden an und sammelte Gas- und Gesteinsproben. Man entschied sich für die Kikai-Caldera als Forschungsobjekt, da es die jüngste Caldera dieser Größenordnung in Japan ist. Zudem liegt sie küstennahe und ist einfach zu erreichen.

Die Region, in der sich die Caldera befindet, gehört schon zu den Ryūkyū-Inseln. Dort gibt es zahlreiche Inselvulkane. Die Entstehung dieser Vulkane geht einher mit der Subduktion entlang des Ryūkyū-Grabens. Die subduzierte ozeanische Kruste wird teilweise aufgeschmolzen. Hinter der Subduktionszone steigt saures Magma auf, welches explosiv eruptierende Vulkane schuf und schafft.

Einige Medienberichte postulieren bereits den Weltuntergang und schreiben, dass eine Supervulkan-Eruption 100.000.000 Millionen Menschen gefährden würde. Sollte es tatsächlich zu so einer Eruption kommen, wäre unsere moderne Zivilisation in der Tat gefährdet. Allerdings wird in den Medien einiges durcheinander gewirbelt und der Dom mit der Magmakammer gleichgesetzt. Soweit ich es verstanden habe, ist der Dom derzeit inaktiv und ob sich tatsächlich soviel Schmelze in der Magmakammer befindet, das eine Supervulkaneruption drohen könnte ist hypothetisch. Künftige Forschungsfahrten sollen diese Frage klären.

Die Forschungsergebnisse wurden am 9. Februar in der Online-Ausgabe von Scientific Reports veröffentlicht und sind auch bei der Kobe Universität online.

Island: zahlreiche Beben

Zahlreiche Erdbeben manifestieren sich auf Island. © IMOAuf Island ereigneten sich in den letzten 48 Stunden zahlreiche Erdbeben. 8 hatten Magnituden zwischen 3 und 4. Unter dem Bardarbunga manifestierten sich 3 dieser Beben. Sie sind sehr wahrscheinlich mit dem Absinken bzw. Kollabieren des Calderadaches assoziiert. Dieser Prozess hält seit der Eruption im letzten Jahr an. Für die Wissenschaftler eine seltene Gelegenheit diesen Prozess vor Ort zu beobachten. 

Die Beben im Norden Islands gehen wahrscheinlich mit einer Magmaintrusion an der Tjörnes-fracture-zone einher. Solche Ereignisse sind dort öfters zu verzeichnen. 

Was ist ein Vulkan?

Vulkane sind Öffnungen in der Erdkruste aus denen Lava und vulkanische Gase aus dem Erdinneren entweichen. Das entweichen der Lava wird als Vulkanausbruch, oder Eruption bezeichnet. In bewohnten Gegenden kann ein Vulkanausbruch katastrophale Wirkungen haben und Menschen gefährden.

Ein Vulkan wächst

Die Austrittsstellen von Lava und Gas werden als Schlot, Krater, Spalte, Bocce oder Fumarole bezeichnet. Aus Letzteren entweichen nur Gase. Um die Austrittsstelle in der Erdkruste lagert sich die entweichende Lava ab und lässt so einen Vulkan wachsen. Fein fragmentierte Lava wird Vulkanasche genannt. Sie kann hoch in die Atmosphäre aufsteigen und mit dem Wind verfrachtet werden. Die austretenden Gase vermischen sich mit der Atmosphäre. Aus den Gasen können auch Mineralien wie Schwefel kristallisieren, welche sich um die Austrittsöffnung ablagern.

Lava ist eine weitgehend entgaste Gesteinsschmelze und erstarrt während der Abkühlung zu festem Gestein. Dieses Gestein wird als Vulkanit bezeichnet und baut das eigentliche Vulkangebäude auf. Es gibt unterschiedliche Lava-Arten aus denen verschiedene Vulkanite entstehen.

Schematische Darstellung eines Stratovulkans mit einer vulkanianischen Eruption. © fotoliaVulkane dienen dem System Erde als Überdruckventile und stabilisieren damit die feste Erdkruste. Zudem fördern sie wichtige Stoffe aus dem Erdinneren an die Oberfläche.

Ihre Gase und Aerosole helfen das Klima zu regulieren und schwitzen neben Kohlendioxid viel Wasserdampf aus. Die Lava ist reich an Mineralstoffen, welche den Boden in Vulkannähe besonders fruchtbar machen.

Ein Vulkan kann unterschiedliche Formen annehmen, welche stark von der Art der Lava abhängt, aus denen der Vulkan besteht. Der Typ des Vulkanausbruchs hängt maßgeblich vom Magma ab.

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Bardarbunga: erhöhte Seismik

Heute ereigneten sich unter dem Zentralvulkan Bardarbunga 5 Erdbeben mit Magnituden größer als 4. Die 2 Stärksten brachten es auf 4,8. Ein weiteres Beben schaffte M 3,9. In den letzten 48 Stunden wurden 20 Erdbeben mit Magnituden größer als 3 aufgezeichnet. Verglichen mit der letzten Woche, war das heute ein besonders aktiver Erdbebentag. Die Senkungsrate des Calderabodens liegt bei ca. 45 cm pro Tag. Insgesamt beträgt die Absenkung ca. 30 m.

Die Lavafontänen an der Holuhraun-Spalte reichen mittlerweile kaum noch über den Rand des Schlackenkegels Baugur. Dieser ist schätzungsweise ca. 50 m hoch. Heute gab es von den Isländern keinen offiziellen Bericht zur Eruption, aber ich denke die Förderrate hat sich nicht wesentlich geändert, da die Subsidenz des Calderabodens relativ stabil geblieben ist.

Askja: großer Erdrutsch

In der Askja-Caldera ereignete sich gestern ein großer Erdrutsch. Ein Teil der Süd- Flanke der Caldera rutschte in den Askja-See (Öskjuvatn-Lake) und verursachte eine hohe Flutwelle. Wasser schwappte bis in den Viti-Krater. Der Zugang zur Caldera wurde gesperrt. Das Ereignis löste laut Jon Friman harmonischen Tremor aus, der ca. 20 Minuten anhielt. Da der Erdrutsch nachts stattfand gab es wohl keine Opfer.

Theoretisch könnte durch die Druckentlastung des abgerutschten Materials ein Vulkanausbruch ausgelöst werden. In den vergangenen Monaten gab es immer wieder Schwarmbeben in der Region, die auf aufsteigendes Magma hindeuteten. Doch für einen bevorstehenden Vulkanausbruch gibt es derzeit keine Anzeichen.

Der Erdrutsch wurde wahrscheinlich durch warmes Wetter ausgelöst. Das Eis im Boden und auf den Caldera-Wänden ist geschmolzen und destabilisierte den Hang. Solche Ereignisse werden in Permafrost- und Gletscherregionen weltweit befürchtet: Grund dafür ist die globale Erwärmung.

Yellowstone: Video Geysire

Der Yellowstone Nationalpark ist der ältestes Nationalpark der Welt. Zugleich findet sich hier die weltgrößte Ansammlung von Heißen Quellen und Geysiren. Lange Zeit blieb die Herkunft der Heißwasser-Phänomene rätselhaft, bis man aus der Luft die riesige Caldera entdeckte, die einen großen Teil des Nationalparkes ausmacht. Der gigantische Einsturzkrater entstand durch mehrere Supervulkan-Eruptionen. Heute ist der Yellowstone ein beliebter hot-spot bei den Touristen.

Dieses Video findet ihr auch auf unserer DVD-ROM „Vulkane: Die Geheimnisse der Feuerberge“ die im USM-Verlag erschienen ist.