Vulkanologie: Neues aus Wissenschaft und Forschung

In dieser Kategorie lest ihr über neue Forschungsergebnisse der Geowissenschaftler, die in Studien zur Vulkanologie und Seismologie veröffentlicht wurden.

Erdbebenforschung: Teufelstreppe statt Poissonkurve

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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

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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

Tungurahua: Droht ein Flankenkollaps?

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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

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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

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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

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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.

Sechstes Massenaussterben durch Flutbasalt-Eruption

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Das Leben auf der Erde ist keine Selbstverständlichkeit und es erneuerte sich im Laufe der Erdgeschichte mehrmals. Globale Katastrophen unterschiedlichen Ausmaßes ließen massenhaft Arten verschwinden, um dann neuen Arten aufblühen zu lassen. Diese Faunenwechsel gab es alle paar 10 Millionen Jahre. Darüber hinaus kannten Wissenschaftler 5 Perioden mit großen Massenaussterbeereignissen, bei denen 90% aller Arten verschwanden. Nun scheint sich dazu eine 6. Periode gesellen zu wollen. Sie ereignete sich vor gut 260 Millionen Jahren und markiert das Ende des Erdzeitalters (siehe auch geologische Zeitskala) des Mittelperms.

Das erste Massenaussterben ereignete sich vor 443 Millionen Jahren  und beendete das Ordovizium. Weitere Massenaussterbeereignisse ereigneten sich von 372 Millionen Jahren (Spätdevon), vor 252 Millionen Jahren  (Perm) und vor 201 Millionen Jahren zum Ende der Trias. Das wohl bekannteste Ereignis fand vor 66 Millionen Jahren statt und markiert das Ende der Kreidezeit. Ein Asteroideneinschlag löste einen globalen Winter aus und läutete das Ende der Dinosaurier ein. Doch der Asteroid sollte nicht die alleinige Last der Katastrophe tragen: Mitverantwortlich war die Eruption von ungeheuren Mengen Basalt, die auf dem indischen Subkontinent den Dekkan Trapp bildeten. Aber auch andere Massenaussterbeereignisse und Faunenwechsel sind auf die Bildung von Flutbasalten zurückzuführen.

Flutbasalte setzten Treibhausgase frei

Bei der Eruption der Flutbasalte wurden soviel Treibhausgase freigesetzt, dass die globalen Temperaturen stiegen. Die Ozeane erwärmten sich, was zu einer Verknappung der Sauerstoffkonzentration des Wassers führte. Diese Sauerstoffarmut löste Massenaussterben der Wasserlebewelt aus. Auch das neu entdeckte Ereignis war der Eruption eines Flutbasalts geschuldet. Seine Ablagerungen bilden im heutigen China den Emeishan Trapp. Die Folgen dieses Ereignisses wurden lange Zeit unterschätzt, doch neue Studien belegen, dass es eben solche Auswirkungen gehabt haben soll, wie die bisherigen 5 großen Perioden mit Massenaussterben. Die südchinesische Flutbasaltprovinz formiert sich im Zentrum der Provinz Sichuan und bedeckt eine Fläche von 250.000 Quadratkilometer. Die neuen Erkenntnisse der Forscher löste eine Diskussion aus, ob nicht die Mehrzahl der Faunenwechsel von der Eruption der Flutbasalte hervorgerufen wurde.

Bald könnte ein 7. großen Massenaussterben in die Weltchronik eingehen: Wir stehen scheinbar am Anfang einer neuen Periode des Aussterbens. Schuld daran hat diesmal kein Vulkan oder Asteroid, sondern der Mensch. Wir beeinflussen und vergiften die Umwelt so, dass bereits jetzt so viele Arten aussterben, wie zu Beginn der 6 großen Massenaussterbeereignisse.

Neues Massenaussterben droht

Der Weltklimarat legte heute einen neuen Bericht vor der Düsteres prophezeit: Bis zum Jahr 2050 werden jährlich Metropolen von Unwetterkatastrophen unvorstellbaren Ausmasses heimgesucht. Der Meeresspiegel Anstieg hat sich bereits jetzt deutlich beschleunigt und liegt bei 3,6 mm pro Jahr. Die Zunahme der Naturkatastrophen lässt sich praktisch nicht mehr abwenden und der Mensch steuert auf einen Reset zu: Die Erde wird sich davon irgendwann erholen, aber wohl möglich ohne den Menschen an Bord.

Campi Flegrei: Spuren einer weitere Eruption

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Die Campi Flegrei ist ein großer Caldera-Vulkan in der Nähe von Neapel. Schon lange fürchten Forscher ihr großes zerstörerisches Potenzial. Jetzt wurden Hinweise dafür gefunden, dass die Gefahr weitaus größer sein könnte als gedacht.

Forscher um Paul Albert von der University of Oxford fügten dem Puzzle um die Eruptionsgeschichte der Campi Flegrei ein neues Teil hinzu: demnach gab es vor 29.000 Jahren einen weiteren großen Ausbruch des Vulkans, der sich in den Reigen der bisher bekannten Großeruptionen von vor 39.000 und 15.000 Jahren einfügt. Der Ausbruch hatte einen VEI zwischen 6 und 7 und war ähnlich stark wie der des indonesischen Vulkans Tambora im Jahre 1815. Zu diesem Schluss gelangten die Forscher durch die Untersuchung vulkanischer Gesteinsproben, die sie bei Bohrungen in Neapel und nordöstlich der Caldera zutage förderten. Die Bohrkerne enthielten vulkanisches Glas, dessen Ursprung einer Eruption der Campi Flegrei zugeordnet werden konnte. Die neuen Proben weisen die gleiche chemische Signatur auf, wie eine mächtige Tephra-Schicht, die sich im Mittelmeerraum auf einer Fläche von 150.000 Quadratkilometern ausbreitet. Das Alter dieser überwiegend marinen Gesteine wird mit 29.000 Jahren angegeben. Der sogenannte Masseria del Monte Tuff ist schon seit längerem bekannt, doch bisher fehlte der eindeutige Beweis seines Ursprungs.
Abermals muss nun das Gefahrenpotenzial der Campi Flegrei neu eingeschätzt werden: das Zeitintervall zwischen den großen Eruptionen der Caldera verkürzt sich deutlich und wir könnten näher vor einer europaweiten Katastrophe stehen, als befürchtet. Dafür sprechen auch neue Hinweise, dass sich die Magmakammer unter dem Vulkan füllt. In den letzten Monaten änderten sich Gastemperaturen und es werden Bodendeformation und Seismik registriert. Erst vor 1 Woche gab es einen kleinen Erdbebenschwarm.

Seismische Tomografie enthüllt Aufstiegswege des Magmas

Eine Studie aus dem Jahr 2017 geht jetzt wieder durch die Medien, die die Aufstiegsweg von Fluiden enthüllte, die von der Magmakammer aus zur Oberfläche aufsteigen. Dabei wurde eine neue Art der seismischen Tomografie angewendet. Ein Forscherteam um Professor De Siena, nutze seismische Signale, die von der Brandung an der Küste im Golf von Pozuolli ausgeht, um den Untergrund näher zu untersuchen. Dabei wurde offenbar der Aufstiegskanal enthüllt, den magmatische Fluide nutzen. Diese steigen zunächst aus einem Gebiet unter dem Meer auf und folgen dann einem schrägen Kanal in Richtung Caldera-Mittelpunkt und Solfatara. Man vermutet, dass dieser Aufstiegsweg in den 1980’iger Jahre entstand, als die Gegend von einer starken seismischen Krise heimgesucht wurde.

(Quellen: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-04/gsoa-mec042519.php und https://phys.org/news/2019-04-sea-decades-old-supervolcano-mystery.html)

Sakurajima: Rätsel um große Eruptionen gelöst

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Der Inselvulkan Sakurajima ist der aktivste Vulkan Japans. Er liegt auf der Insel Kyushu, in einer Bucht vor der Ortschaft Kagoshima. Der Vulkan gilt als daueraktiv und eruptiert zur Zeit sporadisch Aschewolken. Zwischen 2008 und 2015 brach er mehrmals täglich aus und war für die Generierung von vulkanischen Gewittern berühmt. Die Eruptionen sind entweder strombolianisch, oder vulcanianisch. Sakurajima kann allerdings auch ganz anders: aus historischen Zeiten sind 3 Eruptionen bekannt, die große Mengen Tephra und Lava förderten. Diese manifestierten sich in den Jahren 1471, 1779 und 1914. Letzterer Ausbruch ist natürlich am besten dokumentiert. zunächst gab es eine explosiven Phase, bei der viel Vulkanasche auf Kagoshima niederregnete und Hausdächer zum Einsturz brachte. Anschließend floss ein Lavastrom ins Meer und verband die Vulkaninsel mit Kyushu. Vulkanologen wollten die Prozesse verstehen, die zu diesen großen Eruptionen führten, die sich deutlich von der aktuellen Daueraktivität unterschieden.

Ein internationales Forscherteam unter Leitung von Prof. Michihiko Nakamura (Tohoku-Universität) erklärten nun, dass die historischen Ausbrüche kurz nach dem Aufstieg des Magmas stattfanden. Das Magma sammelte sich in einem flach liegenden Reservoir in 1 bis 3 Kilometern Tiefe. Dort verweilte es nur kurz, bevor es bis zur Oberfläche aufstieg und eruptierte.

Die Wissenschaftler gelangten zu der Erkenntnis, indem sie Bimssteine der großen Eruptionen untersuchten. Sie konzentrierten sich auf die Größe der Mineralkristalle in der Lava und auf deren Wassergehalt. Daraus ließ sich die Kristallisationsgeschichte der Minerale ablesen, die direkt mit sich ändernden Druck- und Temperaturbedingungen stehen.

Die Forscher fanden auch heraus, dass sich bei den großen Ausbrüchen weniger Kristalle gebildet hatten, als in den letzten Jahren mit häufigen kleinen Ausbrüchen. Das lässt darauf schließen, dass der finale Magmenaufstieg sehr schnell gewesen sein muss.

Nakamura bemerkte, dass es wahrscheinlich nur einige Stunden oder sogar weniger dauern wird, bis Magma ausbricht, sobald es vor großen Ausbrüchen in flache Tiefen aufgestiegen ist. Bei den kleinen Ausbrüchen dauert der Magmenaufstieg mehrere Tage oder Wochen.

Zuvor war man der Meinung gewesen, dass Magma direkt aus einem 10 km tief gelegenen Magmenreservoir hochgeschossen sein musste. Auf dieses Reservoir weisen Bodendeformationen hin, die im nordöstlichen Teil der Kagoshima-Bucht am ausgeprägtesten sind. Inzwischen hat sich dort bereits wieder soviel Magma angesammelt, wie vor der letzten großen Eruption im Jahr 1914. Daher befürchten die Forscher, dass es bald wieder zu einem großen Ausbruch kommen könnte.

„Das nächste große Ausbruchsereignis könnte dem gleichen Prozess der letzten drei großen Episoden folgen“, sagte Nakamura. „Es ist wichtig, den Vulkan immer weiter zu beobachten, wobei der Fokus auf Magma liegt, das in flache Tiefen aufsteigt.“

Quelle: Die Forschungsergebnisse wurden in Scientific Reports veröffentlicht.