Vulkanologie: Neues aus Wissenschaft und Forschung - Seite 2 von 33

Yellowstone: Studie widerspricht reiner Mantelplume-Theorie

3. Mai 202618. April 2026 von Marc Szeglat

Neue Studie liefert Hinweise auf stärkeren tektonischen Einfluss bei der Magmaentstehung unter Yellowstone und relativiert die reine Mantelplume-Theorie

Über Jahrzehnte hinweg wurde angenommen, dass die Yellowstone-Caldera von einem Mantelplume gespeist wird, der die magmatischen Prozesse und Eruptionen steuert. In den letzten Jahren mehren sich jedoch die Hinweise, dass ein Mantelplume allein die komplexen vulkanischen Vorgänge unter Yellowstone nicht ausreichend erklären kann und ein weiterer Steuerungsmechanismus berücksichtigt werden muss.

Eine im April 2026 veröffentlichte Studie hat das magmatische System unter dem Yellowstone-Vulkan detailliert untersucht und das bisherige Verständnis der vulkanischen Architektur im tieferen Untergrund deutlich erweitert.

Zentrale Probleme der klassischen Mantelplume-Theorie bestehen darin, dass sie weder das überwiegend geförderte rhyolithische Magma noch die Struktur der unter dem Vulkan nachgewiesenen Magmazonen schlüssig erklärt. Auch die gekrümmte Spur der Vorläufercalderen und der großflächige Vulkanismus der Snake-River-Plain stehen im Widerspruch zu einem einfachen, senkrecht aufsteigenden Mantelplume.

Frühere Arbeiten gingen davon aus, dass subduzierte Krustensegmente der alten Farallon-Platte den Mantelplume beeinflussen, indem sie den Magmenaufstieg umlenken und auffächern. Neuere Studien zeigen jedoch, dass auch dieses Modell die beobachteten Phänomene nicht vollständig erklären kann.

Die neue Untersuchung wurde von einem internationalen Forschungsteam unter der Leitung von Zebin Cao durchgeführt. Dabei wurden verschiedene geophysikalische Methoden kombiniert und hochauflösende Datensätze aus seismischen Netzwerken sowie geodynamischen Simulationen gemeinsam ausgewertet.

Im Zentrum der Methodik steht die seismische Tomographie, die sich in den letzten Jahren als eine der wichtigsten Methoden zur Untersuchung des tiefen Untergrunds etabliert hat. Mithilfe von Erdbebenwellen werden Unterschiede in Temperatur und Dichte im Erdinneren sichtbar gemacht, wodurch sich u.a. Magmareservoire identifizieren lassen.

Diese Daten wurden mit geodynamischen 3D-Simulationen kombiniert, die Mantelströmungen, Schmelzbildung und die mechanische Reaktion der Lithosphäre modellieren. Ergänzend wurden Daten zur Krustenverformung sowie magnetotellurische Messungen einbezogen, die Hinweise auf geschmolzene oder teilweise geschmolzene Zonen liefern. Durch die Kombination dieser Ansätze konnte erstmals ein räumlich zusammenhängendes Modell des Magmasystems unter Yellowstone erstellt werden.

Ein zentrales Ergebnis der Studie ist die Rekonstruktion eines schräg verlaufenden, translithosphärischen Magmafördersystems, das sich über mehr als 150 Kilometer durch die Erdkruste und den oberen Mantel erstreckt. Im Gegensatz zum klassischen Modell eines vertikal aufsteigenden Mantelplumes zeigt sich ein System, dessen Aufstieg stark durch die Deformation der Nordamerikanischen Platte beeinflusst wird und das in Tiefen von etwa 80 bis 100 Kilometern mit Magma gespeist wird.

Das Magma entsteht dabei überwiegend durch partielles Schmelzen von Gestein in der Asthenosphäre. Der Mantelplume fungiert in diesem Modell vor allem als Wärmequelle und besteht nicht aus Schmelze, sondern aus plastischem Gestein, das den Wärmetransport aus dem tieferen Erdmantel ermöglicht.

Unterhalb der Erdkruste bildet sich eine ausgedehnte Schmelzzone, deren Ausrichtung vermutlich auch durch die Dynamik der bereits vor Millionen Jahren subduzierten Farallon-Platte beeinflusst wird, die vor den Rocky Mountains im Erdmantel verschwindet. Da sich die Yellowstone-Caldera am Rand der Basin-and-Range-Provinz befindet, kommt es dort trotz der Orogenese der Rocky Mountains zu einer Dehnung der Erdkruste. In der Folge entstehen Brüche und Scherzonen, die als Aufstiegswege für das Magma dienen.

Was ist die Farallon-Platte?

Die Farallon-Platte war eine große ozeanische Platte im Pazifik, die seit dem Jura (vor über 150 Millionen Jahren) unter die Nordamerikanische Platte subduzierte. Über lange Zeit erzeugte diese Subduktion einen ausgedehnten Vulkangürtel entlang der Westküste Nordamerikas.

Im späten Mesozoikum und frühen Känozoikum änderte sich der Subduktionswinkel: Die Platte tauchte teilweise sehr flach ab. Dadurch verlagerte sich die tektonische Aktivität weit ins Landesinnere, während der Vulkanismus an der Küste zeitweise nachließ. Gleichzeitig wurde die Erdkruste im Westen der USA stark verformt.

Ab etwa 30 Millionen Jahren vor heute begann die Farallon-Platte zu zerbrechen und wurde nach und nach vollständig vom Erdmantel „verschluckt“. Übrig blieben kleinere Platten wie die Juan-de-Fuca-Platte.

Durch das Zerreißen der Farallon-Platte im Erdinneren entstanden Lücken („Slab Windows“), durch die heißes Mantelmaterial leichter aufsteigen konnte, während sich die Kruste im Westen zunehmend dehnte.

Diese tiefgreifenden Veränderungen im Untergrund beeinflussten die Tektonik und begünstigten den Magmatismus im Inneren des Kontinents – darunter die Orogenese der Rocky Montanis und den Yellowstone-Hotspot, der sich vor etwa 16 Millionen Jahren entwickelte.

Unter der Caldera identifiziert die Studie zwei miteinander verbundene Magmareservoire: ein tieferes, basaltisches, überwiegend kristallines „Mush“-Reservoir sowie ein flacheres, stärker schmelzreiches rhyolithisches System, das die hydrothermalen Prozesse des Yellowstones maßgeblich steuert.

Diese Ergebnisse verändern die Interpretation der vulkanischen Dynamik des Systems, ohne die Existenz tiefer Mantelprozesse grundsätzlich infrage zu stellen. Der klassische Mantelplume wird in seiner Rolle relativiert, während die Plattentektonik als aktiver Steuerungsmechanismus stärker in den Vordergrund rückt. Sie beeinflusst maßgeblich die Verteilung und den Transport der Schmelzen.

Das Yellowstone-System erscheint damit weniger als punktueller Hotspot, sondern eher als großräumig deformiertes Schmelz- und Transportsystem.

Für die Bewertung zukünftiger Eruptionen ergeben sich daraus keine Hinweise auf eine kurzfristig erhöhte Gefährdung. Zwar bestätigen die Daten das Vorhandensein großer Mengen teilweise geschmolzenen Materials, dieses liegt jedoch überwiegend in einem kristallreichen und hochviskosen Zustand vor, was meiner Meinung nach allerdings auch die Explosivität erhöht.

Solche „Mush“-Systeme erschweren die schnelle Akkumulation großer, eruptiv verfügbarer Magmamengen. Zudem deutet die komplexe, verzweigte Struktur darauf hin, dass sich Druck im System eher verteilt als lokal konzentriert aufbaut. Es gibt daher weiterhin keine Anzeichen für eine bevorstehende Supereruption.

Quelle der Studie: Cao, Z., et al. (2026).
Tectonic origin of Yellowstone’s translithospheric magma plumbing system.
Science. https://doi.org/10.1126/science.ady2027

Italien: Forscher entdecken großes Magmareservoir unter Toskana

1. Mai 202617. April 2026 von Marc Szeglat

Der toskanischer Domkomplex des Monta Amiata. © Marc Szeglat

Studie liefert neue Einblicke in die Erdkruste: Riesiges Magmasystem unter der Toskana entdeckt

Eine internationale Studie von Forschenden der Uni Genf, des INGV und weiteren Instituten zeigt, dass unter der Toskana ein außergewöhnlich großes Magmasystem existiert. Mit einem geschätzten Volumen von über 5.000 km³ teilweise geschmolzenem Gestein handelt es sich um eines der größten bislang identifizierten magmatischen Reservoirs in Europa. Das System ist tief in der Erdkruste verborgen und spielt eine zentrale Rolle für den pleistozänen Vulkanismus der Region und das bekannte Geothermiefeld von Larderello.

Um dem Magmareservoir unter der Toskana auf die Spur zu kommen, nutzte die Forschergruppe unter Leitung von Matteo Lupi (Universität Genf) eine Methode namens Ambient-Noise-Tomographie. Dabei werden nicht Erdbebenwellen ausgewertet, sondern die ständig vorhandenen natürlichen Bodenvibrationen der Erde – verursacht durch Ozeanwellen, Wind oder menschliche Aktivitäten. Die Daten wurden in einem Computer ausgewertet und zu einem 3-D-Modell zusammengefasst, wie wir es bereits von der seismischen Tomografie her kennen.

Etwa 60 seismische Messstationen zeichneten die schwachen Vibrationssignale auf. Entscheidend ist, wie schnell sich seismische Wellen im Untergrund ausbreiten: In festem Gestein sind sie schneller als in geschmolzenem Material. Durch Analyse der Laufzeitunterschiede der Vibrationswellen, die ja im Prinzip sehr schwache seismische Wellen sind, kann man die Dichte des Gesteins feststellen, durch das sie sich bewegen.

Mit diesen Daten gelang es den Forschern, ein dreidimensionales Bild der Erdkruste zu erstellen. Sie entdeckten Zonen mit stark verlangsamten Wellen, die auf Bereiche hindeuten, in denen Gestein teilweise aufgeschmolzen ist – also auf ein sogenanntes Magma-Mush-System, wie es zuletzt auch unter dem Laacher-See-Vulkan in der deutschen Vulkaneifel entdeckt wurde.

Grafische Darstellung des Magmareservoirs unter der Toskana. © Communications Earth & Environment, Studienautoren

Bei diesem System handelt es sich nicht um ein klassisches Magmareservoir bzw. eine Magmakammer, die überwiegend aus Schmelze besteht, sondern um ein verteiltes System aus kristallinem Gestein mit eingelagerten Schmelzen. Dieses erstreckt sich in etwa 8 bis 15 Kilometer Tiefe und bildet eine Art „thermischen Motor“ unter der Region.

Die Studie zeigt außerdem, dass dieses System aktiv Wärme und Fluide nach oben transportiert. Diese Energie speist seit Jahrhunderten das Geothermiefeld von Larderello, das zu den produktivsten der Welt gehört, weshalb dort ein Geothermiekraftwerk betrieben wird.

Bedeutung für die Geothermie der Toskana

Die Entdeckung hat große praktische Relevanz für die Energiegewinnung der Region. Es erklärt die ungewöhnlich hohe und nachhaltige Energieausbeute des Kraftwerks, das bereits 1913 ans Netz ging und somit zu den ältesten Geothermiekraftwerken der Welt zählt. Im Gegensatz zu anderen Geothermiekraftwerken, wo die Nutzung eines Feldes zeitlich limitiert ist und ständig neue Dampffelder erschlossen werden müssen, dauert die Energiegewinnung in Larderello ungewöhnlich lange und ein Ende der Nutzung ist noch nicht in Sicht.

Der Vergleich mit anderen großen Magmasystemen der Erde zeigt, dass das toskanische System zwar groß, aber nicht einzigartig ist. Tatsächlich scheint hier mehr Schmelze vorhanden zu sein als unter den Campi Flegrei im Süden Italiens, wo man von einem etwa 1000 km³ großen Reservoir ausgeht, wovon die Hälfte auf eine Mush-Zone entfällt und die andere Hälfte überwiegend aus Schmelz besteht. Allerdings ist die flächenmäßige Ausbreitung der süditalienischen Cadera deutlich geringer als die des Reservoirs unter der Toskana. Zudem ist das System der Campi Flegrei dynamischer.

Das Speichersystem unter der Yellowstone-Caldera ist deutlich größer. Es umfasst mehrere Magmareservoire mit einem Gesamtvolumen von Zehntausenden Kubikkilometern. Allerdings ist der Schmelzanteil gering und das System tief gestaffelt. Es gilt als klassisches „Supervulkan“-System, jedoch ohne kurzfristige Eruptionsgefahr.

Das toskanische System liegt zwischen diesen Extremen und ist:

größer als viele einzelne Vulkanfelder
kleiner als Yellowstone
weniger aktiv als Campi Flegrei
aber extrem wichtig für die Geothermie

Es ist kein klassischer „Vulkankessel“, sondern eher eine langsam arbeitende Wärmemaschine in der Erdkruste, das kontinuierlich Energie abgibt.

Die Studie verändert das Verständnis der Region grundlegend. Unter der Toskana befindet sich kein ruhender Untergrund, in dem es nur eine geringe magmatische Restaktivität gibt, sondern ein riesiges, dynamisches Wärmesystem aus teilweise geschmolzenem Gestein. Es erklärt nicht nur die außergewöhnliche Geothermie der Region, sondern liefert auch neue Ansätze für nachhaltige Energiegewinnung und Rohstofferkundung.

Weiterführender Link: Bildergalerie Thermalgebiete der Toskana

Quelle: Lupi, M. et al. (2026).
“High-enthalpy Larderello geothermal system, Italy, powered by thousands of cubic kilometres of mid-crustal magma.”
Communications Earth & Environment (Nature Portfolio)
DOI: 10.1038/s43247-026-03334-0

Ätna: Studie stellt neue Theorie zur Herkunft des Magmas auf

1. Mai 202616. April 2026 von Marc Szeglat

Studie zeigt: Ätna könnte Mantelmagma aus der Asthenosphäre anzapfen

Der Ätna ist Europas mächtigster Vulkan – und zugleich einer der rätselhaftesten. Seit über 500.000 Jahren eruptiert er an der Ostküste Siziliens, wobei seine Eruptionen oft spektakulär sind und in ungewöhnlich kurzen Abständen erfolgen. Obwohl der Ätna einer der am besten überwachten und erforschten Vulkane der Welt ist, passt die Entstehungsgeschichte seines Magmas in keines der klassischen geologischen Modelle. Neue Forschung liefert nun eine überraschende Hypothese: Der Ätna könnte sich über ein „Leck2 in der Erdkruste gebildet haben, das auf bereits vorhandenes Magma im oberen Erdmantel zugreift.

Ein Vulkan ohne klare Kategorie

Normalerweise entstehen Vulkane in Regionen mit Schwächezonen in der Erdkruste. Das Magma, das später in Form von Lava gefördert wird, ist charakteristisch für den Entstehungsort eines Vulkans. Feuerberge bilden sich meistens an divergenten Plattengrenzen, wo sich Erdplatten auseinanderbewegen; in Subduktionszonen, wo eine Erdkrustenplatte unter eine andere abtaucht; oder über sogenannte Hotspots, wo heißes Mantelmaterial aus der Tiefe aufsteigt. Alle drei Vulkanschmieden unterscheiden sich u.a. im Chemismus des Magmas und den daraus resultierenden Vulkanformen. Der Ätna passt jedoch in keine dieser Kategorien richtig rein. Zwar liegt er nahe einer Subduktionszone zwischen der afrikanischen und der eurasischen Platte, doch seine Lava ähnelt eher der von Hotspot-Vulkanen wie Hawaii. Seine Vulkanform entspricht im Kern der eines Stratovulkans, zeigt aber auch Merkmale eines Schildvulkans und wird nach Verständnis des Autors dieses Artikels am besten als hybrides Komplexvulkansystem beschrieben.

Dieses geologische Paradox hat Forschende lange beschäftigt. Früh schlug u.a. der deutsche Vulkanologe Ritter vor, dass das Magmaspeichersystem dem eines Schwamms gleicht und nicht aus einem klassischen Magmakörper besteht. Die neue Studie schlägt nun vor, dass die bisherigen Modelle zu kurz greifen.

Magma aus der Tiefe – aber nicht neu gebildet

Der entscheidende Unterschied: Das Magma des Ätna entsteht offenbar nicht erst kurz vor einem Ausbruch. Stattdessen existieren bereits kleine Mengen geschmolzenen Materials in etwa 80 Kilometern Tiefe im Bereich der Asthenosphäre – in einer Zone, die Geophysiker als „Low Velocity Zone“ bezeichnen.

Dieses Magma kann dort über lange Zeiträume bestehen bleiben und wird wohl nur in geringen Quantitäten ständig neu gebildet. Es sammelt sich mit geringem Schmelzanteil in einer ausgedehnten Zone an, aus der das Magma des Ätnas extrahiert wird. Durch die komplexen Bewegungen der Erdplatten im Mittelmeerraum – insbesondere das Biegen der subduzierenden Platte – entstehen Spannungen und Risse in der Erdkruste. Entlang dieser Schwächezonen wird das vorhandene Magma nach oben gedrückt, ähnlich wie Flüssigkeit aus einem zusammengedrückten Schwamm austritt.

Das Fördersystem des Ätnas fungiert dabei gewissermaßen als „Rohr“, das diese tief gespeicherten Schmelzen an die Oberfläche leitet.

Ein riesiger „Petit-Spot“?

Die Forschenden vergleichen diesen Mechanismus mit sogenannten „Petit-Spot“-Vulkanen. Diese wurden erst 2006 entdeckt und treten normalerweise als kleine Unterwasservulkane im Krümmungsbereich von subduzierten Platten vor der eigentlichen Subduktionszone auf. Sie entstehen ebenfalls durch das Aufbrechen von Platten und das Freisetzen bereits vorhandenen Mantelmagmas.

Der Ätna wäre in diesem Sinne ein Extremfall: ein riesiger, über 3.000 Meter hoher Hybridvulkan, der nach demselben Prinzip funktioniert wie diese sonst winzigen Strukturen, die meistens niedriger als 100 m sind. Sollte sich diese Hypothese bestätigen, müsste man den Ätna als Vertreter einer bislang unterschätzten, vierten Vulkankategorie betrachten.

Ein wichtiger Hinweis auf diesen ungewöhnlichen Ursprung ist die erstaunlich konstante chemische Zusammensetzung der Lava über Hunderttausende von Jahren. Sie deutet darauf hin, dass die Magmaquelle stabil ist und nicht ständig neu gebildetes Magma gefördert wird.

Gleichzeitig erklärt das Modell die hohe Aktivität des Vulkans: Da das Magma bereits vorhanden ist und nur mobilisiert werden muss, kann es vergleichsweise leicht und häufig aufsteigen. Die Menge der Eruptionen hängt dabei weniger von der Magmaproduktion als von den tektonischen Spannungen ab.

Neue Perspektiven für Forschung und Risikoabschätzung

Diese Erkenntnisse verändern nicht nur das Verständnis des Ätna, sondern auch das von Vulkanismus insgesamt. Sie zeigen, dass gespeichertes Mantelmagma im Übergangsbereich der Asthenosphäre eine größere Rolle spielen könnte als bisher angenommen.

Für die Vulkanüberwachung sind die Ergebnisse ebenfalls relevant: Wenn tektonische Prozesse die Aktivität steuern, könnten sie helfen, zukünftige Ausbrüche besser vorherzusagen.

Der Ätna bleibt damit nicht nur einer der aktivsten, sondern auch einer der wissenschaftlich spannendsten Vulkane der Erde – ein Fenster in die verborgenen Prozesse tief unter unseren Füßen.

Quelle: Pilet, S., Corsaro, A. R., et al. (2025). Mount Etna as a leaking pipe of magmas from the low-velocity zone. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. https://doi.org/10.1029/2025JB032785

Neues Modell zur Entstehung von Erdbeben

28. April 202614. April 2026 von Marc Szeglat

Wenn Gestein „klebt“: Ein neues Modell erklärt Erdbeben anders

Erdbeben zählen zu den verheerendsten geologisch bedingten Naturkatastrophen unseres Planeten. Sie können starke Schäden anrichten und vor allem in urban dicht besiedelten Gegenden viele Menschenleben fordern. Sie können sekundäre Phänomene wie Tsunamis und Vulkanausbrüche auslösen, die eine Erdbebenkatastrophe verstärken. Dabei gelten Erdbeben nur als bedingt vorhersagbar und treten meistens überraschend auf. Wissenschaftler arbeiten daran, die Prozesse hinter Erdbeben besser zu verstehen, in der Hoffnung, Erdbeben eines Tages besser vorhersagen zu können.

Lange ging man davon aus, dass starke Erdbeben an tektonischen Plattengrenzen durch Blockaden in Form von mechanischen Verhakungen an Unebenheiten der beteiligten Platten zustande kommen. Durch diese Blockaden bauen sich große Spannungen auf, die dazu führen, dass sich die Verhakungen explosionsartig lösen, was Erdbebenwellen auslöst. Doch ein neues Modell von Forschenden des Forschungszentrums Jülich und des Saarlandes stellt diese klassische Sicht infrage. Die Forschenden zeigen, dass der entscheidende Mechanismus hinter den Erdbeben im Mikrokosmos chemischer Bindungen zu finden sein könnte.

Im Zentrum der neuen Erklärung steht die Reibung zwischen Gesteinsoberflächen. Anders als lange angenommen ist diese nicht konstant. Stattdessen wird sie durch winzige chemische Bindungen bestimmt, die sich an den Kontaktflächen bilden und wieder lösen. Diese Bindungen wirken wie mikroskopische „Klebestellen“.

Solange sich zwei Gesteinsflächen nur sehr langsam gegeneinander bewegen, können sich diese Bindungen immer wieder neu ausbilden. Das erhöht die Reibung – die Bewegung bleibt stabil und langsam. Steigt jedoch die Geschwindigkeit der Plattenbewegungen, gerät dieses Gleichgewicht ins Wanken: Die Bindungen reißen schneller, als sie sich neu bilden können. Gleichzeitig entsteht Wärme. Ab einem kritischen Punkt bricht die Reibung plötzlich ein – und genau hier könnte ein Erdbeben beginnen.

Der entscheidende Unterschied zu bisherigen Modellen liegt im Ablauf: Klassisch galt ein relativ stabiles System, das erst bei Überschreiten einer Belastungsgrenze versagt. Das neue Modell beschreibt dagegen einen kontinuierlichen Prozess, bei dem die Instabilität aus der Dynamik der Reibung selbst entsteht. Erdbeben wären demnach kein abruptes „Versagen“, sondern das Ergebnis eines schleichenden Übergangs, der plötzlich kippt.

So überzeugend diese Idee ist, so wichtig ist ein genauer Blick auf die zugrunde liegenden Laborexperimente. Die Forscher simulierten eine Plattengrenze im Labor, in der zwei Granitblöcke verwendet wurden. Um die Daten des Reibungsexperiments zu verifizieren, ließen sie Granit über Korund-Schmirgelpapier gleiten, um das Verhalten von Reibung unter kontrollierten Bedingungen mit einem neutralen Material zu untersuchen. Die Daten der Laborexperimente wurden genutzt, um ein Computermodell zu füttern.

Granit ist ein Gestein, das bei Experimenten in der Geophysik gerne genutzt wird. Allerdings ist er nicht typisch für die Gesteine einer aktiven Plattengrenze. Dort dominieren häufig basaltische Gesteine, Sedimente oder stark metamorphosierte Zonen. Granit steht also eher für eine vereinfachte Version der Erdkruste.

Noch deutlicher wird die Einschränkung bei Korund. Das extrem harte Mineral ist in natürlichen Verwerfungen praktisch nicht relevant. Seine Verwendung dient vor allem dazu, grundlegende physikalische Effekte klar sichtbar zu machen. Es ist gewissermaßen ein „Modellmaterial“, das hilft, die Prinzipien zu verstehen. Es bildet aber nicht die Realität ab.

In der Übertragbarkeit des Laborexperiments auf die Wirklichkeit der Natur liegt die zentrale Schwäche solcher Studien. Im Labor lassen sich Druck, Temperatur und Bewegung exakt kontrollieren. Doch reale Plattengrenzen sind deutlich komplexer. Sie bestehen aus einem Gemisch unterschiedlicher Gesteine, enthalten Wasser und andere Fluide und verändern sich über enorme Zeiträume. Diese Faktoren beeinflussen die Reibung entscheidend.

Die neue Studie zeigt, dass Reibung unter Laborbedingungen nicht statisch ist, sondern sich dynamisch verändert und instabil werden kann. Ob dieser Mechanismus in der Natur tatsächlich eine zentrale Rolle spielt, müssen weitere Untersuchungen zeigen.

Quelle: Sukhomlinov, S. V., Müser, M. H., & Persson, B. N. J. (2026):
“Granite sliding on granite: friction, wear rates, surface topography, and the scale-dependence of rate–state effects.”
Reports on Progress in Physics. DOI: 10.1088/1361-6633/ae4b66

Kikai Caldera: Magmareservoir lädt auf

15. April 202630. März 2026 von Marc Szeglat

Magmareservoir unter der Kikai Caldera und seine Wiederaufladung

Die aktuelle Studie von Akihiro Nagaya und Kollegen liefert neue Einblicke in die Entwicklung großer Magmasysteme nach katastrophalen Calderaausbrüchen. Im Fokus der Untersuchungen steht die größtenteils submarin liegende Kikai-Caldera südlich der japanischen Insel Kyushu. Hierbei handelt es sich um eine der bedeutendsten vulkanischen Strukturen des Landes. Bereits 2018 wurde hier ein neuer Dom am Grund der Caldera entdeckt.

Die Kikai-Caldera liegt größtenteils unter dem Meer, etwa 50 km südlich von Kyushu. Sie hat einen Durchmesser von rund 19 × 17 km und gehört zu den größten holozänen Calderen Japans und der Welt. Entstanden ist sie durch die gewaltige Kikai-Akahoya-Eruption vor etwa 7300 Jahren, bei der sich ein Inselvulkan ähnlich dem Krakatau selbst zerstörte. Diese Eruption zählt zu den stärksten des Holozäns und stieß enorme Mengen an Asche und pyroklastischem Material aus. Große Teile Südjapans wurden von Asche bedeckt, und pyroklastische Ströme zogen über das Meer. Die Auswirkungen auf die damalige Bevölkerung der Jōmon-Kultur waren vermutlich dramatisch.

Die neue Studie basiert auf seismischen Messungen, insbesondere auf Refraktionsdaten, bei denen mit Sprengungen von Bord eines Forschungsschiffs aus künstliche Erdbebenwellen generiert wurden, die Rückschlüsse auf die Struktur des Untergrunds erlauben. Dabei entdeckten die Forscher eine Zone mit niedriger seismischer Geschwindigkeit in 2,5 bis 6 km Tiefe direkt unter der Caldera. Diese Anomalie wird als großes Magmareservoir interpretiert. In der Modellierung zeigt sich, dass dieses Reservoir eine trapezförmige Geometrie besitzt und mindestens so breit ist wie die innere Caldera. Der Schmelzanteil liegt bei etwa 3–6 %, maximal bei rund 10 %, was auf ein überwiegend kristallines „Mush“-System hindeutet, ähnlich wie es jüngst auch unter anderen großen Vulkanen wie der Yellowstone-Caldera und dem Laacher-See-Vulkan nachgewiesen wurde.

Ein zentrales Ergebnis der Studie ist das Modell der „Melt Re-injection“: Nach der katastrophalen Eruption wurde schnell wieder neues Magma in das bestehende Reservoir eingespeist. Das bedeutet, dass das System nicht vollständig kollabierte, sondern weiterhin aktiv blieb und sich erneut auflädt. Dieses Verhalten könnte typisch für große Calderavulkane weltweit sein.

Heute ist die Kikai-Caldera weiterhin vulkanisch aktiv. Im Bereich der Caldera befinden sich mehrere junge Inselvulkane, darunter Iō-dake auf der Insel Satsuma Iōjima sowie Showa Iōjima. Besonders Iō-dake ist durch anhaltende Fumarolenaktivität gekennzeichnet und zeigte zuletzt im 20. Jahrhundert kleinere Eruptionen. Shōwa-Iōjima entstand sogar erst im Jahr 1934 durch submarine Aktivität und wuchs zeitweise zu einer kleinen Insel heran.

Das Gefahrenpotenzial der Kikai-Caldera ist schwer einzuschätzen. Einerseits ist der Schmelzanteil gering und liegt weit unterhalb der kritischen Grenze von 50 % Schmelzanteil, die Forscher in Experimenten ermittelten. Andererseits zeigt die nachgewiesene Wiederaufladung, dass das System langfristig aktiv bleibt. Kleinere bis mittlere Eruptionen, insbesondere phreatische oder magmatophreatische Ereignisse an den Inselvulkanen, sind jederzeit möglich. Im Extremfall könnte sich über lange Zeiträume erneut genügend Schmelze ansammeln, um eine größere Eruption zu speisen.

Quellenangabe:

Nagaya, A., Seama, N., Fujie, G., Tanaka, S., Sugioka, H. & Kodaira, S. (2026):
Melt re-injection into large magma reservoir after giant caldera eruption at Kikai Caldera Volcano.
Communications Earth & Environment, 7, Artikel 237.
https://doi.org/10.1038/s43247-026-03347-9
Lizenz der CC BY 4.0

Deutschland: Studie identifiziert vulkanische Risikozonen

17. März 20267. März 2026 von Marc Szeglat

Vulkane in Deutschland: Zone erhöhter Vulkanausbruchsgefahr identifiziert

Eine neue Studie des United States Geological Survey (USGS) wirft einen ungewöhnlichen Blick auf die vulkanische Zukunft Deutschlands. In dem Bericht „Forecasting volcanic activity in Germany—A multi-criteria approach“, veröffentlicht als Teil des USGS Professional Paper 1890, untersuchen Geoforscher erstmals systematisch, wo in Deutschland langfristig betrachtet Vulkanismus auftreten könnte. Langfristig bezieht sich auf den geologischen Zeitraum von 1 Millionen Jahre.

Deutschland gilt heute nicht als klassisches Vulkanland, obwohl in den letzten Monaten der Eifelvulkanismus in den Fokus des Interesses rückte, da hier, besonders im Gebiet des Laacher-See-Vulkans, Anzeichen tiefer magmatischer Aktivität registriert wurden. Der letzte Vulkanausbruch ist hier 12.900 Jahre her. Auch im Vogtland Westböhmens gibt es Anzeichen einer tiefen magmatischen Aktivität, die sich eines Tages bis zur Oberfläche durcharbeiten könnte. Darüber hinaus existieren in Deutschland mehrere Regionen, die auf eine vulkanische Vergangenheit zurückblicken können – etwa der Vogelsberg, der Kaiserstuhl oder der Hegau.

Die USGS-Studie versucht nicht, konkrete zukünftige Ausbrüche vorherzusagen. Stattdessen entwickelten die Forscher ein Modell, das Regionen mit erhöhtem magmatischen Potenzial identifiziert. Dazu kombinierten sie zahlreiche geowissenschaftliche Datensätze wie geologische Karten, seismische Messungen, tektonische Strukturen, Mantelanomalien sowie geochemische Hinweise wie Kohlendioxid-Austritte oder erhöhte Helium-Isotopenwerte.

Insgesamt flossen 20 verschiedene Parameter aus 15 Indikatoren in die Analyse ein. Das gesamte Gebiet Deutschlands wurde dafür in ein Raster von einem Quadratkilometer aufgeteilt. Für jedes Rasterfeld berechnete das Modell einen Index, der angibt, wie günstig die geologischen Bedingungen für zukünftige Magmenbildung oder Magmenaufstieg sind.

Das Ergebnis bestätigt zunächst bekannte vulkanische Regionen. Besonders hohe Werte erreicht die Vulkaneifel. Geophysikalische Studien zeigen dort Hinweise auf ungewöhnlich warmes Mantelmaterial und anhaltende Kohlendioxid-Emissionen. Auch Hebungsbewegungen der Erdoberfläche und eine erhöhte Erdbebenaktivität wurden in den vergangenen Jahrzehnten beobachtet.

Neben der Eifel identifiziert das Modell weitere Gebiete mit erhöhtem magmatischen Potenzial. Dazu gehören das Siebengebirge am Rhein, Teile des Hunsrücks und des Taunus, die vulkanische Region des Vogelsberg sowie Abschnitte des Oberrheingrabens Auch im Grenzgebiet zu Tschechien rund um den Egergraben (Cheb-Becken) sehen die Forschenden geologische Hinweise auf tief sitzende magmatische Prozesse.

Die Zonen erhöhten Ausbruchsrisikos folgen in etwa dem Mittelgebirgsgürtel des Rheinischen Schiefergebirges und angrenzender Regionen der variskischen Orogenese und folgen auch den Zonen mit erhöhtem Erdbebenrisiko in Deutschland. Der Mittelgebirgsgürtel entstand vor 350–300 Millionen Jahren und bildete sich durch die Kollision der Ur-Kontinente Laurussia und Gondwana. Das Variskische Orogen war damals bis zu 5000 Meter hoch und übertraf damit sogar die Alpen. Die bei der Plattenkollision entstandene Schwächezone in der Erdkruste besteht noch heute und im Erdmantel entstanden Strukturen, die noch heute Magmenentstehung begünstigen.

Zu beachten gilt, dass der Index nur relative geologische Voraussetzungen und keine konkrete Ausbruchswahrscheinlichkeit beschreibt. Selbst in Regionen mit hohen Werten könnte es noch Tausende oder sogar Millionen Jahre dauern, bis es tatsächlich wieder zu einem Vulkanausbruch kommt

Für die Wissenschaft ist die Studie ein wichtiger Schritt. Sie zeigt, dass sich moderne Datensätze aus Geophysik, Geochemie und Tektonik kombinieren lassen, um langfristige vulkanische Potenziale auch in scheinbar ruhenden Kontinentregionen zu bewerten.

(Quelle: USGS (2026): Forecasting volcanic activity in Germany—A multi‑criteria approach. In: Professional Paper 1890, Kapitel C. United States Geological Survey. Online verfügbar: https://pubs.usgs.gov/pp/1890/c/pp1890C)

Stromboli und der Atem des Vulkans

14. Februar 202613. Februar 2026 von Marc Szeglat

Der verborgene Atem der Vulkane – wie Infraschall neue Einblicke in Entgasungsprozesse liefert

Eine aktuelle Studie des italienischen Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), die von Forschenden verschiedener italienischer Universitäten durchgeführt wurde, widmet sich einem oft übersehenen Phänomen: dem kontinuierlichen „Atem“ aktiver Vulkane. Gemeint ist damit die stetige Freisetzung vulkanischer Gase, die selbst in Phasen ohne sichtbare Eruptionen erfolgt. Diese Entgasung ist keine Randerscheinung, sondern eine der häufigsten Ausdrucksformen vulkanischer Aktivität. Sie liefert entscheidende Hinweise auf Prozesse im Untergrund.

Im Mittelpunkt der Untersuchung steht die Analyse von Infraschallwellen, also Schallsignalen mit sehr niedriger Frequenz, die vom menschlichen Ohr nicht wahrgenommen werden können. Diese entstehen, wenn Gas in pulsierenden Schüben aus dem Fördersystem des Vulkans entweicht. Infraschall entsteht auch bei explosiven Eruptionen, doch die Fachleute können diesen von den Signalen unterscheiden, die von Entgasungen erzeugt werden. Die Forschenden beschreiben dieses Muster als eine Art rhythmisches Signal, vergleichbar mit einem Atemzyklus. Veränderungen in Frequenz, Amplitude oder Regelmäßigkeit können auf strukturelle oder dynamische Veränderungen im magmatischen System hinweisen.

Untersucht wurde der daueraktive Vulkan Stromboli, der seit Jahrtausenden eruptiert und kontinuierliche Entgasungen aus seinem Krater zeigt. Die Entgasungen erfolgen stoßartig mit einer Frequenz von einem Gasstoß pro Sekunde. Dieser Atem des Vulkans wird als „Puffing“ bezeichnet. Pro „Puff“ stößt der Stromboli zwischen 10 und 100 Kubikmeter Gas aus. Die Forscher kombinierten Infraschallsensoren mit Kameras, die im Ultraviolettspektrum aufnehmen. Mit den UV-Kameras lässt sich die ausgestoßene Schwefeldioxid-Menge sichtbar machen und bestimmen. Durch die parallele Erfassung akustischer und visueller Daten gelang es, die Gasfreisetzung nicht nur quantitativ, sondern auch im dynamischen Umfeld zu charakterisieren. Dabei geht es um das Verhalten der Entgasungen im Zeitverlauf und um die zugrunde liegenden Prozesse im Fördersystem:

kontinuierlich oder pulsierend Freisetzung?
Regelmäßigkeit von Druckschwankungen („Atemrhythmus“)
Stärke einzelner Gasimpulse
Änderung von Frequenz oder Amplitude der Pulse
Übergänge von ruhiger Entgasung zu explosiver Aktivität

Die Ergebnisse zeigen, dass bestimmte infrasonische Signaturen mit Änderungen im Gasfluss korrelieren. Steigt frisches Magma auf, verändert sich die Gaszusammensetzung und der Druck im Fördersystem, was sich unmittelbar in Veränderungen des Infraschallsignals widerspiegelt. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, kaum wahrnehmbare Veränderungen frühzeitig zu erkennen, noch bevor klassische Warnsignale wie stärkere Seismizität oder Bodenhebung auftreten. Das funktioniert, weil Gas schneller als Magma aufsteigt und lange vor der Schmelze den Krater erreicht.

Die Studie unterstreicht die Bedeutung multiparametrischer Überwachungssysteme in der Vulkanologie. Infraschallmessungen sind relativ robust gegenüber Witterungseinflüssen und können kontinuierlich eingesetzt werden. In Kombination mit Gasanalysen und geophysikalischen Daten entsteht so ein detailliertes Bild der inneren Vulkandynamik.

Vulkaneifel: Messungen bestätigen magmatischen Einfluss

17. Februar 202611. Februar 2026 von Marc Szeglat

Eifel unter Beobachtung: Was verraten Gase und Quellen über Magma unter dem Laacher-See-Vulkan?

Unter der malerischen Vulkanlandschaft der Eifel brodelt es – dieses Brodeln verursacht nicht nur fortlaufende Erdbeben, sondern erreicht in Form von kalten Gasaustritten an Mofetten und sauren Mineralquellen die Erdoberfläche. Diese Erscheinungen spiegeln in gewisser Weise tiefe magmatische Prozesse wider, die im Zusammenhang mit dem Eifel-Mantelplume und sogar einem flacher liegenden Magmenkörper unter dem Laacher-See-Vulkan stehen. Eine neue Studie von Forschern des GFZ-Potsdam zeigt, wie sich Gase und mineralische Wässer an der Oberfläche verändern und was das über Prozesse tief in der Erdkruste und im oberen Mantel verrät.

Seit 2020 betreiben die Forscher zwölf Messstationen an CO₂-Quellen, Mofetten, Brunnen und sogar in einem Keller nahe des Laacher Sees. Die Sensoren zeichnen Druck und Temperatur der Fluide auf und können ihre chemische Zusammensetzung teils in Echtzeit analysieren. Besonders aufmerksam werden Elemente und Verbindungen untersucht, wie sie typischerweise dem Boden in aktiven Vulkangebieten entströmen: Kohlendioxid, Radon und – hier besonders aufschlussreich – Helium, dessen Isotope Hinweise auf die Tiefe eines Magmenkörpers liefern können.

Anstoß für die Installationen des neuen Messsystems lieferte die zunehmende Seismizität der Osteifel bzw. der Umstand, dass nach dem Ausbruch des seismischen Netzwerkes viele Erdbeben detektiert wurden, die früher entgangen sind oder die es erst seit kurzer Zeit gibt. Besonders im Fokus wissenschaftlicher Aufmerksamkeit stehen Erdbeben, die sich südöstlich des Laacher Sees manifestieren: Hier treten Schwärme ungewöhnlich tiefer, niederfrequenter Erdbeben auf. Diese sogenannten DLF-Beben ziehen sich wie an einer „Leitung“ von mehr als 40 Kilometern Tiefe bis in die obere Erdkruste. Seismologen deuten sie als Zeichen aktiver magmatischer Fluidströme – also Gase wie CO₂ und Tiefenwässer, möglicherweise sogar Schmelzen, die aus dem Erdmantel aufsteigen. Hier setzt die neue Messstrategie an: Wenn sich magmatische Fluide bewegen, ändern sich Zusammensetzung und Fluss der Gase an der Oberfläche.

Wichtige Voraussetzung für die Interpretation der Messdaten war es, eine mehrjährige Datenbasis zu schaffen, anhand derer man etwaige saisonale und meteorologische Einflüsse auf die Fluide feststellen konnte, damit man sie von den relevanten Änderungen in der Tiefe unterscheiden konnte.

Die Ergebnisse sind auf den ersten Blick subtil, bergen aber eine gewisse Brisanz: An zwei Messstationen zeigen sich über mehrere Jahre hinweg klare Veränderungstrends: Das Verhältnis der Helium-Isotope (³He/⁴He) nimmt zu. Parallel steigen Radon-Konzentrationen und Wassertemperaturen. An der Messstation Elisabethbrunnen nahm die Temperatur im Verlauf von vier Jahren um 0,2 Grad zu. Besonders aufschlussreich ist ein Ort nahe der Ochtendung-Störungszone, ein Hotspot der DLF-Erdbeben: Dort wuchs der Anteil an Helium, der auf wachsenden magmatischen Einfluss aus dem Erdmantel Richtung Erdkruste hindeutet, zwischen 2021 und 2025 um rund zehn Prozent – zeitgleich mit einer Migration tiefer Erdbebenschwärme Richtung Oberfläche. Die Forscher interpretieren das als Hinweis auf neu geschaffene oder verbesserte Aufstiegswege im Gestein: Frische Risse und erhöhte Durchlässigkeit lassen Mantelfluide schneller zur Oberfläche gelangen, ohne stark „verdünnt“ zu werden.

Für den Laacher-See-Vulkan bedeutet das keine akute Ausbruchsgefahr, dennoch zeugen die Veränderungen von einem aktiven magmatischen System. Die Grundvoraussetzung, dass es in ferner Zukunft weitere Vulkanausbrüche in der Region geben könnte. Die gemessenen Trends ähneln Mustern, die an anderen Vulkanen Jahre vor Eruptionen beobachtet wurden. In der Eifel verlaufen diese Prozesse deutlich langsamer und schwächer, doch sie belegen eine anhaltende Kopplung zwischen tiefem Mantel, Störungszonen und Oberflächenentgasung. Die Studie liefert damit ein neues Frühwarninstrument. Je länger das Netzwerk misst, desto klarer wird, ob die Eifel nur leise gärt – oder ob sich ihr magmatisches System reorganisiert und auflädt.

(Quelle: Woith, H., Riße, A., Strauch, B., Zimmer, M., Niedermann, S., Schmidt, B., & Dahm, T. (2026). Results of the first real-time monitoring of CO₂-rich mineral waters and mofettes in the volcanic fields of the Eifel. International Journal of Earth Sciences, 115, Article 10. doi.org/10.1007/s00531-026-02559-w)

Studie enthüllt eruptiven Zeitlink zwischen Santorin und Kolumbos

21. Februar 20265. Februar 2026 von Marc Szeglat

Neue Studie belegt zeitliche Korrelation großer Ausbrüche zwischen Santorin und Kolumbo

Vor einem Jahr standen die beiden griechischen Vulkane Santorin und Kolumbo im Fokus der Berichterstattung, als sich in ihrem Umfeld eine Serie starker Schwarmbeben ereignete, die viele Menschen zur Flucht von Santorin veranlasste. Der Auslöser der Beben wurde zunächst kontrovers diskutiert, spätere Forschungen zeigten jedoch, dass magmatische Intrusionen für die Erdbeben verantwortlich waren. Zunächst floss unterirdisch Magma von Santorini in Richtung Kolumbo, anschließend verlagerte sich die Intrusion von Kolumbo in Richtung der kleinen Insel Anhydros. Diese Prozesse verdeutlichten, dass die Speicher- und Fördersysteme beider Vulkane offenbar miteinander gekoppelt sind.

Da es sich bei Kolumbo um einen Unterwasservulkan handelt, ist vergleichsweise wenig über ihn bekannt, und Forschungsarbeiten gestalten sich entsprechend schwierig. Das hielt ein internationales Team um A. Metcalfe (Université Clermont-Auvergne) und K. Pank (GEOMAR Helmholtz-Zentrum) jedoch nicht davon ab, den Vulkan zum Studienobjekt zu machen. Die Ergebnisse ihrer Arbeit wurden kürzlich im Fachjournal Geology veröffentlicht.

Die Studie mit dem Titel „Temporal linkages of explosive activity of Kolumbo and Santorini Volcanoes (Greece)“ beleuchtet erstmals systematisch, wie die submarinen Ausbrüche des Kolumbo-Vulkans über Hunderttausende von Jahren mit den Eruptionen von Santorini verknüpft sind.

Historisch bekannt ist vor allem eine große Eruption des submarinen Kolumbo im Jahr 1650 n. Chr., die eine tödliche Explosion auslöste, der mindestens 70 Menschen auf Santorini zum Opfer fielen. Über frühere Ausbrüche Kolumbos war bislang wenig bekannt, da vulkanische Ablagerungen am Meeresboden schwer zugänglich sind und zudem unter meterdicken Sedimentschichten verborgen liegen. Um dem Vulkan seine verborgene eruptive Geschichte zu entlocken, führten die Forscher vom Forschungsschiff aus Tiefbohrungen durch und entnahmen Bohrkerne, die anschließend im Labor untersucht wurden. Auf diese Weise konnten sie bis zu 265 000 Jahre in die Vergangenheit zurückblicken und die Ablagerungen von 19 Eruptionen identifizieren. Damit schufen sie das bislang klarste Bild der eruptiven Geschichte in diesem Teil des Südägäisbogens.

Die Analyse zeigt, dass die explosive Aktivität entlang der Kolumbo-Kette im Laufe der Zeit stark variierte. Im Mittel traten große Ausbrüche etwa alle 6 000 Jahre auf, in bestimmten Zeitabschnitten sogar in Abständen von nur rund 1 300 Jahren. Viele dieser Eruptionen waren zwar kleiner als das Ereignis von 1650, liefern jedoch wichtige Erkenntnisse zur Häufigkeit eruptiver Prozesse am submarinen Vulkan.

Anschließend verglichen die Forscher die Zeitreihen aus den Kolumbo-Bohrkernen mit den bekannten Eruptionsdaten von Santorini und konnten dabei einen zeitlichen Zusammenhang zwischen beiden Systemen erkennen. Demnach fiel der Beginn der Kolumbo-Aktivität in eine Phase, in der Santorini von überwiegend moderaten andesitischen Eruptionen zu hoch explosiven Ausbrüchen überging. Darüber hinaus stehen größere Aufbauphasen des Kolumbo-Vulkans im zeitlichen Einklang mit den drei calderabildenden Phasen von Santorin, die sich vor etwa 186–177 Tausend Jahren sowie erneut zwischen rund 22000 und 3.600 Jahren ereigneten.

Die Forscher interpretieren diese zeitlichen Kopplungen als Hinweis darauf, dass die beiden Vulkansysteme nicht vollständig unabhängig voneinander agieren, sondern von übergeordneten geodynamischen Prozessen beeinflusst werden, die beide Systeme gleichzeitig in einen aktiveren Zustand versetzen können. Direkte Magmenverbindungen zwischen den Vulkanen konnten zwar nicht nachgewiesen werden, doch die gemeinsamen zeitlichen Muster der Eruptionen deuten auf verstärkte Wechselwirkungen im Untergrund hin.

Was die Studie leider nicht beantwortet, ist die Frage, wie nahe wir im letzten Jahr an einer Eruption des Doppelvulkansystems gewesen sind. Offen bleibt auch, wie sich die vulkanische Aktivität in den kommenden Jahren entwickeln wird. Sporadisch treten weiterhin Erdbeben auf, und jüngste Messungen der Bodendeformation zeigen, dass sich der Boden auf Santorin nach der Deflation im vergangenen Jahr wieder hebt. Magma scheint sich erneut unter dem Vulkan anzusammeln.

(Quellenangabe: Metcalfe, A., Pank, K., Druitt, T. H., Kutterolf, S., Preine, J., Nomikou, P., Hübscher, C., Ronge, T. A. & IODP Expedition 398 Scientists (2026): Temporal linkages of explosive activity of Kolumbo and Santorini Volcanoes (Greece). Geology. DOI: 10.1130/G53965.1)