Magmakammer

Island: Magmakammer liegt flacher als gedacht

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Vulkanausbruch auf Island geht weiter – Neues Modell zum Magmenkörper

Auf Island geht der Vulkanausbruch im Svartsengi-Gebiet weiter. Die Aktivität scheint leicht zu fluktuieren, denn wenn man durch die Aufzeichnungen der Livestream-Aufzeichnungen scrollt, erkennt man Phasen mit intensiverer Spatter- und Lavastromtätigkeit, die sich mit ruhigeren Phasen abwechseln. Der Tremor ist relativ stabil, allerdings gab es parallel zu den Schwarmbeben der letzten Tage ein paar Turbulenzen, als das niedrige Frequenzband anzog und eine Zeit lang über dem mittleren Frequenzband lag. Das für den vulkanischen Tremor relevante Frequenzband 2-4 Hz zeigt aber nur geringe Schwankungen. Die Bodenhebung bei Svartsengi kam infolge des Erdbebenschwarms scheinbar ein wenig ins Stocken, wobei es auch sein kann, dass einfach die Messgenauigkeit variierte. Interpoliert man den Verlauf des Graphen, so zeigt sich die Bodenhebung stetig: Seit Eruptionsbeginn beträgt sie ca. 70 mm. Die Bodenhebung findet statt, weil mehr Magma aus der Tiefe aufsteigt, als am Vulkan eruptiert wird.

Interessant ist ein neues Modell des Speicher und Fördersystems des Magmas, das jüngst von der Forschern der schwedischen Universität Uppsala veröffentlicht wurde. Demnach stammt das Magma, dass bei den Eruptionen der Sundhnukar-Kraterreiche gefördert wird und sich vorher unter Svartsengi akkumuliert aus einem großen Magmenkörper in größerer Tiefe, der sich unter Fagradalsfjall gebildet hat. Dieser Magmenkörper soll sich zwischen 8 und 12 Kilometern Tiefe befinden und nicht -wie bisher angenommen- in mehr als 15 Kilometern. Von diesem Magmenkörper zweigt seitlich ein Schlot ab, der sich für das flacher gelegene Reservoir unter Svartsengi verantwortlich zeigt. Dieser Magmenkörper soll sich in Tiefen von 2-5 Kilometern befinden und fördert das Magma durch einen schräg aufsteigenden Schlot in Richtung Sundhnukar. Die Schmelze, die bei den Fagradalsfjall-Eruptionen gefördert wurde, stieg demnach ohne weitere Zwischenstopps direkt aus dem tiefen Magmenkörper auf.




Dieses Modell würde auch erklären, warum das Krysuvik-System so unter Spannungen gerät, dass sich dort Erdbebenschwärme ereignen. Klar ist aber auch, dass es sich nur um ein Modell handelt. Eine andere Vorstellung ist, dass sich in der Asthenosphäre unter Reykjanes an mehreren Stellen Magmen bilden, die durch die jeweiligen Risssysteme aufsteigen, wobei es natürlich auch zur Zwischenspeicherung in mittleren und geringen Tiefen kommen kann.

Vulkan Ätna: Neue Studie belegt Aufladungsphasen

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Studie kommt Auflade/Entlade Zyklen am Ätna auf die Spur und identifiziert Magmenquelle

Eine neue Studie von INGV-Wissenschaftlern kommt den Aufladungsphasen des sizilianischen Vulkans Ätna auf die Spur und zeigt, dass sich mehr Magma in einem Magmenköper sammelte, als man alleine anhand von Bodenhebungsdaten angenommen hätte. Mit Hilfe gravimetrischer Messungen kam man auch den Paroxysmen ein Stück weit auf die Spur.

Die Forscher beobachteten den Ätna zwischen 2009 und 2018. In mehreren Messkampagnen wurden mittels GPS Höhenmessungen durchgeführt, mit denen der vertikale Versatz der Ätnaflanken bestimmt wurde. Parallel dazu wurden Schweremessungen durchgeführt. Es wurden absolute Messwerte der Beschleunigung der Erdschwerkraft vorgenommen. Bei den Messungen kam heraus, dass es zwischen 2009 und 2011 zu einer Zunahme der Schwerkraft kam und sich auch der Boden hob. 2011 begann dann eine Serie von Paroxysmen, die bis 2014 dauerte. In dieser Zeit nahmen Gravitation und Bodenhebung ab.

Anhand der Messdaten entwickelten die Forscher ein Modell des Ätna-Untergrundes mit einem größeren Magmenkörper in 5 km Tiefe unter dem Meeresspiegel und einem deutlich kleineren Magmenkörper, der sich vermutlich 600 m unter dem Gipfel befindet. In der Aufladungsphase sammelte sich Magma in der mittleren Magmakammer in 5 km Tiefe, das aus einem weiteren Magmenkörper in größerer Tiefe aufstieg. Dieser könnte sich in 8 km Tiefe befinden.

Ein Modell schlägt einen Recycling-Prozess vor, in dem Magma bis in den oberen Magemnkörper aufsteigt, entgast und wieder bis in den mittleren Köper absinkt. Dadurch kommt es zu einer stärkeren Entgasung der Schmelze im mittleren Magmenkörper, wodurch die Schmelze zunehmend unter Druck der freigesetzten Gase geriet und komprimiert wurde. Dadurch konnte sich mehr Schmelze in diesem Magmenkörper ansammeln, als man anhand der Bodenhebung vermutet hätte. Als der Druck im mittleren Magmenkörper zu groß wurde, stieg das Magma schnell bis in den flach gelegenen oberen Magmenkörper auf und wurde kurz darauf in den Lavafontänen der Paroxysmen eruptiert. Immer, wenn dieser obere Magmenkörper voll war, kam es zu einem neuen Paroxysmus. Aus der Kombination von Bodensenkung und Gravitationsabnahme während des eruptiven Zyklus berechnete man das Magmenvolumen des mittleren Magmenkörpers. Die Größenordnung stimmte mit der des eruptierten Materials überein, sodass man davon ausgehen kann, dass die Paroxysmen aus dem mittleren Magenkörper gespeist wurden.

Nach Beendigung des Eruptionszyklus und der damit einhergehenden Entladung des Magmenkörpers begann die Schwerkraft zwischen 2014 und 2016 wieder zu steigen. Eine Bodenhebung konnte erst im Jahr 2016 festgestellt werden. Sie hielt bis zum Ende des Beobachtungszeitraums im Jahr 2018 an. An den meisten Messstationen hob sich der Boden um ca. 2 cm. Paroxysmen blieben aber erst einmal aus, sodass die Forscher vermuteten, dass es nur zu Paroxysmen kommt, wenn ein Anstieg der Gravitation mit der Bodenhebung gekoppelt ist. Im Jahr 2019 kam es dann zu Aktivität in der Bocca Nuova. Wie wir heute wissen, folgten in den Jahren 2020 und 2021 neue Paroxysmen. Aktuell befindet sich der Ätna wieder in einer Hebungsphase und es wird ein Lavastrom gefördert, der sehr wahrscheinlich aus dem oberen Magmenreservoir gespeist wird.

(Quelle: Springer und INGVulcani. Autoren der Studie: Filippo Greco, Alessandro Bonforte, Daniele Carbone)

Hawaii: Studie postuliert tiefen Magmenkörper

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  • Eine neue Studie untersuchte die Magmenentstehung alter Laven auf Hawaii
  • Es wurde eine Lavaprobe gefunden, die aus einer frühen Bildungsphase des Kilaueas stammte
  • Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass das Magma in mehr als 90 km Tiefe entstanden sein muss
  • Dort gab es einen großen Magmenkörper

Neue Studie enträtselt frühe Magmenbildung auf Hawaii

Während der Kilauea weiterhin aktiv ist und einen Lavasee im Krater Halema’uma’u beherbergt, versuchen Wissenschaftler seine letzten Geheimnisse zu entschlüsseln. Eines dieser Geheimnisse betrifft die Herkunft der tholeiitischen Magmen, aus denen ein großer Teil der Hawaiianischen Vulkane besteht und in der frühen Bildungsphase der riesigen Schildvulkane eruptiert wurde. Bislang gingen viele Forscher davon aus, dass die Magmen durch partielles Schmelzen von festem Gestein im Grenzbereich Erdkruste-Asthenosphäre entstanden, doch es gibt Hinweise darauf, dass in der frühen Zeit des Vulkans ein anderer Prozess am Werk war: fraktionierte Kristallisation. Darauf deuten neue Analysen von Gesteinsproben hin, die an der submarinen Südostseite von Big Island Hawaii gefunden wurden.

Bei der fraktionierten Kristallisation handelt es sich um einen Prozess, bei dem während der Abkühlung eines Magmas die einzelnen Minerale nacheinander kristallisieren und physikalisch vom Magma getrennt werden. Die chemischen Substanzen der kristallisierten Mineralien werden der Schmelze entzogen, wodurch sich der Chemismus des Magmas ändert.

Bereits vor dem Fund der Proben stellten sich die Forscher die Frage, wie die riesigen Schildvulkane Hawaiis entstanden sein sollen. Die beiden bekannte Magmen-Reservoire, die unter dem Vulkan Kilauea entdeckt wurden und in vergleichsweise geringen Tiefen liegen, können nicht soviel Material bereitstellen, um eine so große Insel wie Big Island hervorzubringen. Daher vermutete man bereits vor der neuen Entdeckung, dass es einen wesentlich größeren Magmenkörper unter der Insel geben muss, von dem aus die Eruptionen gespeist werden. Die Energie bezieht der Magmenkörper aus der Hitze eines Mantelplumes. Dieser soll in der frühen Entstehungsphase Hawaiis große Mengen Schmelze zur Erdoberfläche gepumpt haben.

Die Gesteinsprobe aus dem Südosten der Insel stammt aus der Frühphase der Inselbildung, die vor ca. 280.000 Jahren begann. Vor gut 100.000 Jahren durchbrach die Vulkaninsel die Wasseroberfläche. Die Gesteinsprobe wurde vorher eruptiert. Sie enthält vulkanische Mineralien mit einem hohen Anteil an Elementen aus der Reihe der Seltenen Erden. Das Forscherteam um die australische Geologin Laura Miller von der Monash University, führte experimentelle Forschungen durch, bei denen Gesteine synthetisiert wurden, die den gleichen Chemismus wie die seltene Gesteinsprobe hatten. Die synthetischen Gesteine wurden bei Temperaturen von mehr als 1100 Grad Celsius und unter Drücken von mehr als 3 GPa geschmolzen, um dann zu beobachten, wie sich Kristalle aus der Schmelze bilden, wenn diese sich abkühlt und verringertem Druck ausgesetzt wird. Dabei kamen die Forscher zu dem Ergebnis, dass sich die Originalprobe nur unter Bedingung der fraktionierten Kristallisation von Granat gebildet haben kann. Im Erdinneren herrschen solche Bedingungen in einer Tiefe von 90-150 km. Laura Biller schloss daraus, dass sich in dieser Tiefe ein gigantischer Magmenkörper befunden haben muss, in dem die Schmelze entstand, aus der dann die vulkanische Gesteinsprobe wurde.

Die Autorin der Studie meint dazu, dass „dies die derzeitige Sichtweise in Frage stellt, dass die fraktionierte Kristallisation nur ein oberflächlicher Prozess ist, und legt nahe, dass die Entwicklung einer tiefen Magmakammer ein wichtiges frühes Stadium bei der Entstehung eines hawaiianischen Vulkans ist.“

Andere Vulkane in anderen Teilen der Welt, wie der Vesuv, weisen ebenfalls Kristallbildungszeiten auf, die darauf hindeuten, dass sich unter der Oberfläche „langlebige, tiefliegende“ Magmareservoirs verbergen. Doch die ursprüngliche Magmakammer des Kīlauea scheint viel tiefer zu liegen als die meisten anderen.

(Quelle: Nature)

Ätna: Magmenkörper erforscht

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Der Ätna ist der wohl aktivste Vulkan Europas und einer der Interessantesten. Lange Zeit rätselten Forscher über die Struktur des Magmenreservoirs und konnten über seine Beschaffenheit nur spekulieren. Neue Untersuchungsmethoden enträtselten ein Stück weit die Lage und Größe des Magmaspeichers und entdeckten gleich mehrere Zonen, in denen sich Magmen akkumulieren.

Entdeckung von Magmenkörpern mithilfe Seismischer Tomografie

Ein Forscherteam des INGVs untersuchte den Vulkan, mithilfe des Verfahrens der Seismischen Tomographie. Hierbei werteten sie Daten von Erdbeben aus, die sich zwischen Januar 2019 und Februar 2021 ereigneten. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Erdbebenwellen ist Abhängig von der Dichte des Gesteins, durch das sie sich bewegen. Anhand von Laufzeitunterschieden der Erdbebenwellen konnten unter dem Vulkan Zonen identifiziert werden, in denen sich die Erdbebenwellen langsamer ausbreiteten, als sie es üblicherweise tun. So ließen sich bis in einer Tiefe von 12 km mehrere Areale von geringerer Dichte identifizieren, die die Wissenschaftler für Magma-Ansammlungen halten. Jedes der Reservoire soll mindestens 4% eruptionsfähige Schmelze enthalten, genug, um den Vulkan über Jahre aktiv zu halten.

Der Erstautor der Studie, Pasquale De Gori erklärt in einer Pressemeldung des INGVs, dass „die  Seismische Tomografie häufig eingesetzt wird, um sowohl vulkanische Komplexe als auch tektonisch aktive Gebiete zu untersuchen. In unserer Studie haben wir die Schwankungen der seismischen Wellengeschwindigkeiten in den letzten Jahren berechnet, um das Vorhandensein von neuem Magma und die möglichen Volumina zu überprüfen. Dabei haben wir zwischen 4 und 9 km Tiefe eine sehr ausgedehnte Zone entdeckt und zwei andere Areale identifiziert, die flacher und kleiner sind und sich in der Nähe der Gipfelkrater befinden, wo die seismischen Wellen besonders langsam sind“.

Horizontale- und vertikale Profile durch den Vulkan. Die rosa Zonen markieren die Areale mit verringerter Wellengeschwindigkeit. © nature.com

Mehr als 11.000 Erdbeben am Ätna untersucht

Die Forscher untersuchten nicht nur die Seismizität der letzten 2 Jahre, sondern können auf einen sehr großen Datensatz der letzten zwei Jahrzehnte zurückgreifen: seit 2005 ereigneten sich mehr als 11.000 Beben mit Magnituden zwischen 1,0 und 4,8. Die Analyse dieses enormen Datensatzes zeigte, dass die Dynamik des Vulkans überwiegend durch intrusive Prozesse gesteuert wurde, die sich entlang der Störungszonen an der Südostflanke abspielten. Hinzu kam das Gleiten der Ostflanke, dass durch die Intrusionen periodisch beschleunigt wurde. Dadurch verringerte sich der Druck auf das Magma in den Förderschloten, wodurch Eruptionen ausgelöst wurden.

„Die Studie zeigt“, so der Forscher abschließend, „dass sich das tiefste Volumen, in dem die seismischen Wellen verlangsamt werden, am Rande eines Volumens befindet, das durch hohe P-Wellen-Geschwindigkeiten gekennzeichnet ist und den Teil des Magmas darstellt, der nicht ausgebrochen ist und sich nun verfestigt hat. Es ist die Spur der alten Aktivität des Ätna während seiner geologischen Entwicklung.
In unserer Studie stellen wir die Hypothese auf, dass das Magma, das aus den tiefsten Teilen der Kruste kommt, die tiefste Region mit niedriger P-Wellen-Geschwindigkeit erreicht. In diesem Volumen erzeugt das neue Magma einen Druckanstieg im System, der den Großteil der am Ätna beobachteten Seismizität in einer Tiefe zwischen 4 und 12 km auslöst. Das Magma steigt von den tiefsten zu den flacheren Volumina mit niedrigen Vp-Werten auf, was durch die Zunahme der seichten Seismizität dokumentiert wird und möglicherweise eruptive Episoden auslöst, wie es in den letzten Monaten der Fall war“. (Quellen: INGV/Nature)

Island: Erdbeben und Dyke

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Auf der isländischen Reykjanes-Halbinsel hat sich ein weiteres Erdbeben mit einer Magnitude über 5 ereignet. Genauer, hatte es die Magnitude 5,1 in 6 km Tiefe. Das Epizentrum befand sich südwestlich vom Fagradalsfjall. Insgesamt hatte sich die Seismizität bereits vor dem stärkeren Erdbeben erhöht. IMO zeigt -in seiner Erdbeben-Tabelle für die letzten 48 Stunden- 49 Erdbeben mit Magnituden größer als 3 an. Insgesamt wurden 2233 Erschütterungen registriert. Heute Morgen lies die Erdbebenintensität dann wieder nach, doch jeder Zeit kann es einen neuen Schub geben.

Anhand der geophysikalischen Parameter wurde nun die Zone der Magmenintrusion genauer bestimmt und visualisiert. Demnach hat sich ein fast 7 km langer Magmatischer Gang (Dyke) gebildet, der gut 3-4 km hoch, aber nur 1 m breit ist. Der Dyke wird an seinem Boden durch einem Förderkanal gespeist. Dort strömen pro Sekunde zwischen 15 und 20 Kubikmeter Magma nach, so dass der Dyke weiter nach Süden migriert. In den letzten 2 Wochen breitete sich der Dyke so um ca. 2 km aus. Die Magmen-Migration verursacht die Erdbeben, indem das Magma das umliegende Gestein verdrängt und brechen lässt.

Der Dyke hat ein Gefälle und steckt schräg in der Erde. Im Süden befindet er sich nur noch 1 km unter der Erdoberfläche, im Norden beim Keilir, sind es 2 km. So liegt die Vermutung nahe, dass es am ehesten im Süden beim Fagradalsfjall zu einer Eruption kommen wird. Das wird auch durch die seismische Aktivität und Bodendeformationen bestätigt. Die Forscher vermuten sogar, dass sich das Magma am Nordende des Dykes bereits verfestigen könnte. Der isländische Fernsehsender RUV interviewte den Geophysiker Freysteinn Sigmundsson und der sieht Analogien zur Fimmvörduháls-Eruption im Jahr 2010. Er erwartet eine ähnliche Spalteneruption wie damals, nur mit dem Unterschied, dass es wahrscheinlich im Anschluss nicht zu einer explosiven Eruptionsphase wie am Eyjafjallajökull kommen wird.

Stromboli: Neue Erkenntnisse zum Fördersystem

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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

Campi Flegrei: Magmakammer lokalisiert

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Der italienische Supervulkan Campi Flegrei rückt immer wieder in den Fokus medialen Interesses. Erst vor 2 Wochen sorgte der Calderavulkan bei Neapel für Schlagzeilen, als fast eine ganze Familie in den Gasen des Vulkans erstickte. Nun wurde ein aufsehenerregender Artikel von Forschern um Lucca De Siena (Universität Aberdeen) veröffentlicht. Wie fast jede neue Studie um die Campi Flegrei schürt auch diese Arbeit sorgen um einen bevorstehenden Vulkanausbruch, der so stark sein könnte, dass er unsere Lebensart drastisch beeinflusst.

Die Forscher werteten in erster Linie seismische Daten von mehr als 10.000 Mikroerdbeben aus, die sich in der seismischen Hochaktivitätsphase 1983-84 ereigneten und fertigten ein tomographisches Model (wie es bereits am Yellowstone gemacht wurde) des Untergrundes der Campi Flegrei an. Die resultierende Grafik enthüllt Zonen, in denen es keine Erdbeben gab, oder in denen sich die Erdbebenwellen sehr langsam ausbreiteten. Laufzeitunterschiede von Erdbebenwellen werden durch unterschiedliche Dichte des Materials verursacht und deuteten in diesem Fall auf Fluide hin, die hier erstmalig direkt als Magma angesehen werden. Zudem korrelierten die Forscher die seismischen Daten mit verschiedene physikalischen und chemischen Parametern wie Deformation und Gasflux. Die Summe der Daten lässt nun den Rückschluss zu, dass während der seismischen Krise der 1980iger Jahre Magma aufstieg und dabei die gesamte Region um 180 cm anhob. Das Magma wurde nur durch eine 1-2 km mächtige Gesteinsschicht an der Eruption gehindert. Es soll sich in 4 km Tiefe direkt unter der Stadt Pozzuoli angesammelt haben und breitete sich dann entlang der deckelnden Gesteinsschicht aus. Ein großer Teil des Magmas migrierte in westlicher Richtung unter dem Meeresboden. Vor dem Golf von Pozzuoli liegen die Inseln Procida und Ischia. Der Boden bei Pozzuoli senkte sich wieder ab, als das Magma seitwärts abfloss. So lässt sich nicht einmal sagen, ob der nächste Ausbruch der Campi Flegrei wirklich innerhalb der Caldera stattfinden wird, oder ob sich das Magma außerhalb des eigentlichen Vulkansystems einen Weg nach oben sucht. Es ist auch durchaus möglich, dass eventuelle Anzeichen einer bevorstehenden Eruption übersehen werden, besonders, wenn sich diese am Meeresboden manifestieren sollten.

Aufgrund der Deckschicht wird die Campi Flegrei nun gerne mit einem Dampfdrucktopf verglichen, der jeder Zeit hoch gehen kann.

Die Wissenschaftler sind überzeugt, dass ihre Arbeit nur den oberen Teil eines Magmareservoirs enthüllte, quasi die Spitze des Eisberges. Wie groß die Hauptkammer ist lässt sich nicht sagen. Obwohl die neuen Forschungsergebnisse den Zustand des Vulkans in den 1980iger Jahren beschreiben, steigert der Bericht die Angst vor einem baldigen Vulkanausbruch mit globalen Folgen. Diese Angst wurde zuletzt durch eine Arbeit Ende 2016 vergrößert. Seismische Aktivitätsphasen wie in den 1980iger Jahren ereigneten sich mehrmals in der Campi Flegrei. Sie wurden unter dem Phänomen des Bradyseismos beschrieben und man ging davon aus, dass hydrothermale Tiefenwässer für die Bodenhebung verantwortlich seien. Reservoirs mit diesen Fluiden entdeckten die Forscher der Uni Aberdeen ebenfalls. Bei allen Betrachtungen ist zu bedenken, dass sich Hebungsphasen bereits zu Zeiten der Römer ereigneten und dass sich der Boden dabei um bis zu 300 cm hob und senkte, ohne dass eine Eruption erfolgte!

Für mich ergeben sich folgende Rückschlüsse aus den Berichten der letzten Monate:

  • Der Vulkan Campi Flegrei ist ein aktives Vulkansystem und kein ruhender Vulkan.
  • Vor einer Eruption wird es deutliche Anzeichen von Magmenaufstieg geben.
  • Diese Anzeichen richtig zu interpretieren wird das große Kunststück sein, denn wir wissen erst wie sich der Vulkan vor einem Ausbruch verhalten wird, wenn eine Eruption mit modernen Instrumenten beobachtet wurde.
  • Ich rechne weder heute, noch morgen mit einem Vulkanausbruch der Campi Flegrei. Wir sollten Aussagen wie „jeder Zeit ausbrechen“ unter dem Aspekt geologischer Zeiträume betrachten: der Vulkan kann in ein paar Monaten, Jahren, oder Jahrtausenden ausbrechen.
  • Eine Immobilie würde ich mir im Gebiet der Campi Flegrei dennoch nicht kaufen.

Originalbericht bei nature.com

Yellowstone: wie schnell kann der Supervulkan erwachen?

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Einer der größten Vulkane der Welt schlummert unter der landschaftlichen Idylle des Yellowstone Nationalparks in den USA. Die Caldera des Supervulkans entdeckte man erst vor wenigen Jahrzehnten auf Satellitenfotos: so gewaltig ist der Einsturzkessel, dass Wissenschaftler lange Zeit den Vulkan vergeblich suchten, obwohl sie mitten drin standen. Vulkanische Gesteine zeugen nicht nur von den 3 Supervulkaneruptionen des Vulkans, die sich in den letzten 2,1 Millionen Jahren ereigneten, sondern auch von zahlreichen normal großen Ausbrüchen. Seit der letzten Supervulkaneruption von 640.000 Jahren sind den Vulkanologen 23 normal große Vulkanausbrüche bekannt. Der Letzte dieser Ausbrüche fand vor gut 70.000 Jahren statt und viele Forscher fragen sich, wie lange der Nächste noch auf sich warten lässt.

Heiße Quellen und Geysir als Spuren des Vulkanismus im Yellowstone Nationalpark. © Marc Szeglat
Heiße Quellen und Geysir als Spuren des Vulkanismus im Yellowstone. © Marc Szeglat

Anzeichen für ein mögliches Erwachen des Vulkans werden schon seit längerem immer wieder beobachtet. So bildete sich im Bereich des Yellowstone-Sees eine Bodenaufwölbung, im Norris Geyser Basin entstanden neue Fumarolen und immer wieder kam es zu leichten Schwarmbeben. Eine Frage die sich in diesem Zusammenhang stellt ist die, wie viel Zeit zwischen den ersten Anzeichen des Erwachens bis zum Ausbruch vergeht.
Petrologin Christy Till von der „School of Earth and Space Exploration“ kann diese Frage möglicher Weise beantworten. Die Professorin sammelte Lavaproben im Yellowstone und untersuchte die Kristalle der Lava im Labor. Sie identifizierte die Wachstumszonen der Kristalle, die Ähnlichkeiten mit den Jahresringen von Bäumen haben und rekonstruierte ihre Geschichte mit Hilfe des NanoSIMS (Nano Sekundärerionen-Massenspektrometer). Bei ihren Forschungen konzentrierte sich die Petrologin auf die Frage, wie lange es dauert bis das bereits erstarrte Magma in der Magmakammer schmilzt und eruptiert wird, wenn sich die Kammer nach einer langen Ruheperiode des Vulkans erneut aufheizt. Dabei fand sie heraus, dass bei der letzten Eruption die in der Magmakammer wieder aufgeschmolzenen Kristalle innerhalb von 10 Monaten nach der beginnenden Aufheizung eruptiert wurden. Dieses Ergebnis überraschte zahlreich Forscher, nahm man bisher doch an, dass dieser Prozess deutlich mehr Zeit benötigen würde.

Falschfarbenbild zonierter Pyroxen-Kristalle. Die konzentrischen Schichten entstanden durch erneutes Wachstum der Kristalle als frisches Magma in die  Magmakammer strömte. © Kate Saunders, University of Bristol/spektrum.de

Diese Ergebnisse lassen sich sicherlich nicht 1:1 auf jeden Ausbruch des Yellowstone-Vulkans übertragen, liefern aber doch einen Anhaltspunkt über die zeitliche Dimensionen und der Vorwarnzeit die bleibt um zu reagieren. Nur muss man sich nun die Frage stellen, ab wann die Uhr tickt? Anzeichen, dass sich unter dem Yellowstone-Vulkan neues Magma ansammelt, welches die Magmakammer aufheizt gibt es ja immer wieder.

Quelle: Arizona State University.

Magmakammer des Supervulkans Toba erforscht

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Der Tobasee füllt einen Großteil der Toba-Caldera. © Marc SzeglatDie Eruption des Tobas auf Sumatra, brachte die junge Menschheit vor 72.000 Jahren an den Rand des Aussterbens. Die Eruption förderte so viel Vulkanasche und Gase, dass sie die Sonne auf Jahre verdunkelte. Die globalen Temperaturen sanken um mehrere Grad und es wurden die kältesten Jahre der Eiszeit ausgelöst. Genanalysen zeigten, dass alle heute lebenden Menschen von einer kleinen Gruppe von ungefähr 1000 Überlebenden der Katastrophe abstammen. Alle anderen Menschen starben in Folge der Naturkatastrophe.

So ein gigantischer Vulkanausbruch kann sich jederzeit wiederhohlen. Daher stehen die Supervulkane im Fokus der Vulkanologen. Man möchte die Mechanismen verstehen, die hinter diesen katastrophalen Eruptionen stecken. Supervulkane brechen nach sehr langen Ruhephasen aus. Diese betragen mindestens mehrere 10.000 Jahre, oft sogar Hunderttausende, oder Millionen Jahre. Viel Zeit also, dass sich gigantische Magmamengen im Untergrund ansammeln. Besonders gut überwachte Supervulkane sind der Yellowstone-Vulkan, der Taupo, der Toba und die Phlegräischen Felder bei Neapel. Vor wenigen Jahren entdeckte man eine besorgniserregende Magma-Ansammlung in den Anden bei Bolivien: der schlafenden Vulkan Uturuncu bläht sich wie ein Hefeknödel auf. Pro Sekunde strömt ca. 1 Kubikmeter Lava in eine Magmakammer, die in ca. 15 km Tiefe liegt. Dabei hebt sich nicht nur der Berg um 1 – 2 cm pro Jahr, sondern das gesamte Umland.

So stellt man sich die Magmakamemr vor. © GFZ - KoulakovUm zu verstehen, wie solche Magma-Ansammlungen von statten gehen und wann ein Supervulkan ausbricht, untersuchten Forscher des GFZ Potsdam nun den Untergrund um den Toba-Vulkan. Sie installierten ein dichtes Netz aus Seismographen, welches Erdbebenwellen registriert. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Erdbebenwellen von der Dichte des Mediums, durch das sie fließen abhängig ist, kann man mit Hilfe der Laufzeitunterschiede der Wellen ein 3 dimensionales Bild des Untergrundes erzeugen. Diese Untersuchungsmethode nennt man „seismische Tomographie“. Die deutschen Forscher um Christoph Sens-Schönfelder entdeckten am Toba-See erstaunliches: dort liegt ein riesiges Magma-Reservoire, dass eine Breite von 50 km hat. In den oberen 7 Kilometern liegen Trümmer, die bei der Caldera-Bildung in die Magmakammer stürzten. Darunter befinden sich mehrere Stockwerke in denen Gesteinsplatten liegen die Magma enthalten. Die Forscher bezeichnen diese Magma-haltigen Gesteinsschichten selbst als „Riesenpfannkuchen“. Man geht davon aus, dass sich diese Magma-Schichten vor der Eruption bis kurz unter die Erdoberfläche fortsetzten. So sammelten sich über Jahrmillionen 2.800 Kubikkilometer Magma an. Was letztendlich der Auslöser der Eruption war, konnten die Forscher nicht enthüllen.

Diesbezüglich gibt es Arbeiten von Forschern aus der Schweiz. Sie vermuten, dass der Dichteunterschied zwischen dem Magma und dem umgebenden Gestein reicht, um eine Supervulkaneruption auszulösen.

Quelle: GFZ-Potsdam & Spektrum.de