Wann Erdbeben Vulkanausbrüche triggern können

Schon seit langem rätseln Geowissenschaftler über das komplizierte Verhältnis zwischen tektonischen Erdbeben und Vulkanausbrüchen. Das Vulkanausbrüche Erdbeben auslösen können, ist seit langem bekannt, doch die umgekehrte Fragestellung ist bisher nur unzureichend erforscht gewesen. Einige Studien belegen zwar die Existenz des Phänomens, doch welche Mechanismen genau dahinter stecken blieb lange im Verborgenen. Doch eine neue Arbeit, die in Zusammenarbeit der University of Canterbury (Neuseeland) und dem deutschen GeoForschungsZentrum, sowie der Universität Potsdam durchgeführt wurde, lüftete das Rätsel weiter.

Die Forschergruppe um Gilles Seropian und Thomas Walter zeigte, dass Vulkanausbrüche sehr selten von Erdbeben ausgelöst werden. Zudem bestätigten sie, dass das räumliche- und zeitliche Fenster, in dem es nach einem Erdbeben zu einer Eruption kommen kann sehr groß ist. So können Vulkanausbrüche von einem tektonischen Erdbeben getriggert werden, dessen Epizentrum bis zu 1000 km entfernt lag. Es wurde sogar beobachtet, dass Erdbeben in mehreren Tausend Kilometern Entfernung Unruhen am Vulkan ausgelöst haben. Oft brechen die Vulkane dann zeitnahe aus, doch in einigen Fällen ereignete sich eine Eruption erst nach 2-5 Jahren. Allerdings muss der Vulkan schon für eine Eruption bereit gewesen sein. Schlafende Vulkane werden wohl nicht durch Erdbeben geweckt.

Schema der wichtigsten seismischen Trigger-Mechanismen in Vulkanen. Die gelben Schriftzüge bezeichnen statische Spannungen, schwarze und weiße dynamische. (Quelle: CCBY 4.0: Seropian et.al. Nat Commun 12, 1004 (2021))

Neue Klassifizierung von Vulkantypen in Bezug auf die Triggerfähigkeit von Eruptionen durch Erdbeben

Die durch ein Erdbeben entstehenden Erschütterungen und Spannungen können im Vulkansystem vielfältige Reaktionen bewirken: Es können sich Risse im Gestein bilden, Magma kann in Bewegung versetzt werden, und die Druckverhältnisse Magmatischer Fluide können sich ändern. Zu diesen Erkenntnissen gelangten die Forscher durch die Analyse verschiedener Studien, aus denen sie ein neues Modell generierten. Es gelang ihnen eine Klassifizierung von Vulkanen zu erstellen, bei der aufgeführt ist, wie Vulkane auf verschiedene Schlüsselmechanismen, die von Erdbeben ausgelöst werden reagieren können. Ob- und wie Vulkane auf Erdbeben reagieren, hängt demnach im wesentlichen von 3 Parametern ab: der Viskosität des Magmas, seinem Gasgehalt und dem Vorhandensein Hydrothermaler Systeme. Diese reagieren besonders empfindlich auf Erdbeben: wird ein Hydrothermalsystem von einem Erdbeben destabilisiert, können Fluide bis zur Magma durchdringen und eine Explosion auslösen.

Die fünf wichtigsten Vulkantypen mit Beispielen und einer Liste der möglichen Trigger-Mechanismen. Die drei vulkanischen Schlüsselkriterien: (1) Hellrot – niedrige Viskosität, Dunkelrot – hohe Viskosität, (2) ein Kanal bis zur Oberfläche stellt ein offenes System dar, während ein Kanal, der in der Tiefe aufhört, ein geschlossenes System darstellt, (3) ein hydrothermales System ist mit „HS“ gekennzeichnet und als blauer Bereich über der Magmakammer dargestellt. (Quelle: CCBY 4.0: Seropian et.al. Nat Commun 12, 1004 (2021))

Die Forscher sehen es als besondere Herausforderung an, die Zusammenhänge zwischen tektonischen Erdbeben und Vulkanausbrüchen über große zeitliche- und räumliche Distanzen zu erkennen, um daraus eine neue Überwachungsstrategie für die seltenen Ereignisse zu entwickeln, bei denen tatsächlich Vulkanausbrüche durch Erdbeben getriggert werden.

(Quellen: GFZ-Potsdam, DOI: 10.1038/s41467-021-21166-8)

Vulkannachrichten 11.06.21: Fagradalsfjall, Merapi

Heute drehen sich die Vulkan-News einmal mehr um die Aktivität auf Island: der Fagradalsfjall  schwächelte nur kurz und legte heute wieder zu. Außerdem gibt es Meldungen von den Vulkanen Ebeko, Lewotolok, Merapi und Nevados de Cillan.

Fagradalsfjall: Aktivität geht weiter

Staat: Island | Koordinaten: 63.903, -22.273 | Eruption: Hawaiianisch

Nachdem der Vulkan gestern kurzfristig seine Aktivität heruntergefahren hatte, nahm er heute sein gewohntes Eruptionsmuster wieder auf und erzeugt Pulse, während derer die Lava aus dem Krater sprudelt. Sie ergießt sich in einem spektakulärem Lavafall in mehrere Tubes, wo sie im Untergrund verschwindet. Ganz klar ist es momentan nicht, wohin sie fließt, denn die Lavafront im Tal Nátthaga kam kaum voran. Vulkanologen meinen, dass sich der Krater immer weiter schließen wird und dass sich die Aktivität bald komplett unterirdisch abspielen könnte. Sollten wir gerade Zeugen der Geburt eines neuen Schildvulkans sein, dann sollte es aber auch immer wieder Flankenausbrüche geben. Die chemische Komposition der Lava spricht dafür, dass ein Schildvulkan entstehen könnte. Die Wachstumsraten des neuen Kegels sind auch nicht ohne: trotz der extrem dünnflüssigen und schnell abfließenden Lava ist der Kegel bereits 100 m hoch.

Obwohl ich den neuen Vulkan hier immer dem Fagradalsfjall zuordne, setzt sich auf Island langsam die Bezeichnung Geldingadalir durch, benannt nach dem Tal an der Flanke des Fagradalsfjall, in dem sich die erste Spalte öffnete. Der neue Vulkan scheint auch ein eigenständiger Feuerberg zu sein, dessen Fördersystem neu angelegt wurde und nicht in direkter Verbindung mit dem Fagradalsfjall steht. Hier überlappt ein neuer Vulkan ein älteres Vulkangebäude.

Ebeko: Ascheeruption

Staat: Russland | Koordinaten: 50.68, 156.01 | Eruption: Vulcanianisch

Auf der Kurileninsel Paramushir eruptierte heute der Ebeko. Das VAAC registrierte Vulkanasche in einer Höhe von 4300 m. Der Wind wehte die Aschewolke in nordöstlicher Richtung. Es war die 74 VONA-Meldung zum Ebeko in diesem Jahr.

Lewotolok weiterhin aktiv

Staat: Russland | Koordinaten: 50.68, 156.01 | Eruption: Strombolianisch

Auf der indonesischen Insel Lembata ist der Lewotolok weiterhin aktiv und erzeugt kleinere Ascheeruptionen. Heute Vormittag gab es 2 Eruptionen. Sie erzeugten seismische Signale mit einer Maximalamplitude von 10 mm und 27 Sekunden Dauer. Asche wurde in einer Höhe von 2100 m detektiert.

Merapi: Pyroklastische Ströme

Staat: Indonesien | Koordinaten: -7.541, 110.445 | Eruption: Pyroklastische Ströme

Am Merapi wurden heute 4 weitere kleine-moderate Pyroklastische Ströme beobachtet. Sie waren bis zu 167 Sekunden lang unterwegs. Die Gleitstrecke wurde nicht kommuniziert. Auf einem Sentinel-Satellitenfoto von letzter Woche erkennt man mindestens 2 Lavadome. Vom Dom-Konglomerat im Südwesten geht eine thermische Anomalie aus. Die Seismizität ist heute gering, dennoch kann man von Domwachstum ausgehen.

Nevados de Chillan in Eruption

Staat: Chile | Koordinaten: -36.85, -71.377| Eruption: Dom

In Chile ist es der Nevados de Chillan, der weiterhin für tägliche VONA-Meldungen sorgt. Hier erreicht die Asche eine Höhe von bis zu 3700 m und driftet in Richtung Nordost. MIROVA registriert eine moderate Thermalstrahlung mit 22 MW Leistung. Wahrscheinlich wächst ein Lavadom.

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