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.

Forscherteam enträtselt gigantischen Vulkanausbruch vor Japan

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Forscherteam geht auf Spurensuche und enthüllt gigantische Eruption der Kikai-Caldera

Der größte Vulkanausbruch des Holozäns -jener geologischen Epoche, in der wir aktuell leben- ereignete sich vor etwa 7300 Jahren: Er manifestierte sich als submarine Eruption vor der Südküste der japanischen Insel Kyushu, die für ihren Vulkanismus bekannt ist. Der Verursacher der Eruption war der Kikai-Akahoya-Vulkan, der aus einer überfluteten Caldera in einer Meeresregion nahe der japanischen Insel Kyushu emporstrebte. Der Vulkanausbruch schleuderte eine immense Menge an Material aus, die mehr als dreimal so groß war wie die des Mount Tambora im Jahr 1815. Dieser Ausbruch führte zu drastischen Klimaveränderungen globalen Ausmaßes und wird als eine der bedeutendsten Naturkatastrophen des Holozäns betrachtet.

Zwar entdeckte man bereits vor Jahren, dass sich die Kikai-Caldera für mindestens einen enormen Vulkanausbruch verantwortlich zeigte und weiterhin ein großes Gefahrenpotenzial beherbergt, doch die genauen Größen dieses Ausbruchs waren lange Zeit unklar. Ein Problem, mit dem sich Forschende konfrontiert sehen, ist der schwierige Zugang zur Unterwasser-Caldera und den vulkanischen Ablagerungen auf dem Meeresboden. Doch nun haben Forscher um Nobukazu Seama von der Universität Kobe berechnet, dass der Kikai-Akahoya-Ausbruch eine weitaus größere Menge an Gestein und Asche unter Wasser produzierte als bisher angenommen.

Um die Größe des Kikai-Akahoya-Ausbruchs zu bestimmen, führten Seama und sein Team seismische Untersuchungen durch, um die Unterwasserregion um die Caldera zu kartieren. Zusätzlich sammelten sie Proben vom Meeresboden und entnahmen Kernproben aus dem darunter liegenden Gestein, um das Gesamtvolumen des vom Vulkan produzierten Materials zu berechnen. Sie kartierten pyroklastische Ablagerungen, die eine Fläche von 4500 Quadratkilometern misst.

Die Gesamtmenge des aus dem Vulkan ausgestoßenen Materials wird auf über 300 Kubikkilometer geschätzt, was etwa der doppelten Wassermenge des Lake Tahoe in den USA entspricht.

Obwohl dieser Ausbruch beeindruckend ist, bleibt er weit hinter dem gewaltigen Ausbruch des Toba-Supervulkans in Indonesien zurück, der vor etwa 74.000 Jahren mehr als 2500 Kubikkilometer Magma freisetzte. Diese Eruption brachte die junge Menschheit an den Rand der Ausrottung, noch bevor sie sich zur vollen Blüte entfalten konnte.

Experten wie David Pyle von der Universität Oxford betonen die Bedeutung solcher Studien, um unser Verständnis von Vulkanausbrüchen und deren potenziellen Risiken zu verbessern. Die Kombination von historischen Daten mit Studien neuerer Ausbrüche könnte dazu beitragen, genauere Vorhersagemodelle für zukünftige Ereignisse zu entwickeln.

Wie wichtig solche Forschungen sind, erkennt man am Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai-Ausbruch, der sich vor gut 2 Jahren im Tonga-Archipel ereignete. Innerhalb weniger Wochen entwickelte sich aus einem normal erscheinenden Ausbruch einer kleinen Vulkaninsel die größte Eruption seit oben erwähntem Tambora-Ausbruch, ohne dass es jemand hätte kommen sehen. Sollte sich so eine Eruption in der Kikai-Caldera ereignen, hätte man massive Probleme im dicht besiedelten Japan. Der Ausbruch bei Tonga traf die Menschen hart, und bis heute könnte die Eruption das Klima bestimmen und zu einem Teil der ungewöhnlichen Klimaphänomene der letzten Monate beigetragen haben.
(Quelle: Journal of Volcanology and Geothermal Research DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2024.108017)

Neuseeland: Magnetische Anomalie unter Lake Rotorua

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Die Rotorua-Caldera in Neuseeland zählt mit einem Durchmesser von ca. 22 Kilometern zu den größten Einsturzkratern der Welt und beherbergt neben dem gleichnamigen See einige der fantastischsten geothermalen Erscheinungen der Welt. Hierzu zählen das Dorf Whakarewarewa, in dem die Maori die Vorzüge der Geothermie genießen und der Pohutu-Geysir, der in einem angrenzenden Thermalgebiet liegt.

Die Caldera ist Teil der Taupo-Volcanic-Zone und entstand vor gut 240.000 Jahren infolge eines gigantischen Vulkanausbruchs. Legt man die Maßstäbe für aktiven Vulkanismus normaler Feuerberge zugrunde, müsste man den Rotorua-Vulkan als erloschen bezeichnen, denn die letzten Eruptionen ereigneten sich hier vor gut 25.000 Jahren und sind somit länger als 10.000 Jahre her. Das ist die magische Grenze, ab der ein Vulkan als erloschen angesehen wird. Doch wir wissen, dass diese zeitlichen Maßstäbe nicht für große Calderavulkane gelten, die auch nach mehreren Hunderttausend Jahren der Ruhe wieder zu neuem Leben erwachen können.

Der Lake Rotorua nimmt einen großen Teil der Caldera ein. Der See hat einen Durchmesser von ca. 11 km und bedeckt eine Fläche von 80 Quadratkilometern. Damit ist er nach dem Lake Taupo der zweitgrößte See der neuseeländischen Nordinsel. Um den See rankt sich auch eine bekannte Liebesgeschichte der Maori. Die Legende besagt, dass die Tochter eines einflussreichen Häuptlings einst die verbotene Liebe überwand, indem sie schwimmend den See überquerte, um sich mit einem jungen Krieger zu vereinen.

Magnetische Anomalie unter der Rotorua-Caldera zeugt vom Hydrothemalen System

Nun entdeckten neuseeländische Forscher von GNS Science eine große magnetische Anomalie unter dem See. Die Entdeckung wurde im Rahmen einer Kartierung des Seebodens gemacht, die eine Fläche von 55 Quadratkilometer erfasst. Sie wurde unter der wissenschaftlichen Leitung des GNS mit Hilfe der neuseeländischen Marine durchgeführt. Zum Einsatz kamen moderne Instrumente wie ein Mehrstrahl-Echolot und Magnetometer. Die so entstandene Karte ist von einmaligem Detailreichtum: Sie zeigt einen großen Krater und einen breiten Lavastrom. Farbliche Abstufungen bilden die magnetische Anomalie im südlichen Teil der Caldera ab. Die Anomalie nimmt negative Magnetisierungswerte an und wird wahrscheinlich durch die Umwandlung von Magnetit des Lavagesteins am Seegrund in Pyrit hervorgerufen, was auf hydrothermale Prozesse hindeutet. So wird die Anomalie als Hinweis auf ein großes Hydrothermalsystem angesehen, was eigentlich nicht weiter überrascht, wenn man bedenkt, welche bedeutenden geothermalen Manifestationen es am Seeufer gibt. Darüber hinaus wurde auch die Wassertemperatur am Seegrund gemessen und man stellte fest, dass der Seeboden stellenweise Wärme abgibt.

Die Anomalie am südlichen Seeufer grenzt an die Stadt Rotorua, wo auch das geothermale Maoridorf Whakarewarewa und der Pohutu-Geysir liegen. Man kann also davon ausgehen, dass es sich um ein großes zusammenhängendes System handelt.

Die Entdeckung, dass das Hydrothermalsystem unter der Caldera deutlich größer ist als man bisher annahm, lässt den Rückschluss zu, dass der Wärmefluss vom Magmenkörper unter dem Vulkan größer ist als bislang bekannt. Es bleibt zwar unklar, ob im Magmenkörper erutpionsfähige Schmelze vorhanden ist, doch erloschen scheint mir die Rotorua Caldera jedenfalls noch nicht zu sein. Auch wenn kein Supervulkanausbruch wie vor 240.000 Jahren droht, könnte sich im Bereich unter dem Hydrothermalsystem aktiv Magma ansammeln. Um dies zu bestätigen bedarf es aber weiterer Anzeichen wie Bodenhebung und Seismizität. Im Januar gab es 2 schwache Erdbeben im südlichen Calderabereich. Anzeichen, dass der Untergrund nicht tot ist, aber nicht genug um auf Magmenaufstieg hinzudeuten.




Weiterführender Link: Bildergalerie Neuseeland, Videos Vulkanismus Neuseeland

Unterwasservulkane vor Lanzarote entdeckt

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Forschungsboot entdeckt mehr als 20 bislang unbekannte Unterwasservulkane vor Lanzarote

Die Kanarischen Inseln sind vulkanischen Ursprungs und faszinieren jedes Jahr Millionen von Touristen, die den einmaligen Naturlandschaften des zu Spanien gehörenden Archipels vor der westafrikanischen Küste einen Besuch abstatten. Dabei können die Vulkane jederzeit wieder aktiv werden, wie die jüngsten Ausbrüche bei El Hierro und La Palma zeigten. Fast täglich erinnern schwache Erdbeben die Menschen daran, dass der Untergrund der Inseln lebendig ist.

Zu den herausragendsten vulkanischen Manifestationen der Kanaren gehören die Schlackenkegel des Timanfaya-Nationalparks auf Lanzarote. Das Vulkanfeld von Timanfaya bedeckt ca. 20% der Insel und umfasst 32 Schlackenkegel, die sich im 18. Jahrhundert entlang von Eruptionsspalten bildeten. Nun wurde bekannt, dass man vor der Küste von Lanzarote mehr als zwanzig Unterwasservulkane entdeckte, die sich über ein großes Areal verteilen und ca. 100 km Quadratkilometer  Meeresboden vor der Küste bei Timanfaya bedecken.

Die Entdeckung wurde im Rahmen des Forschungsprojekts „Kanarische Unterwasservulkanologie“ des Spanischen Instituts für Ozeanographie gemacht. Ziel der Forschungen ist die Erstellung einer hochauflösenden 3D-Karte der Unterwasservulkane von Lanzarote und der anderen Kanareninseln. Die Forschungsarbeiten wurden mit Hilfe des Schiffes Ramón Margalef durchgeführt. Das Projekt begann im Jahr 2011 mit dem Ausbruch des Unterwasservulkans Tagoro auf der Insel El Hierro. Seitdem hat das Team 38 Kampagnen durchgeführt, um hydrothermale Quellen zu untersuchen und die verschiedenen Komponenten der Unterwassereruptionsphänomene des Archipels zu erforschen.

Die Initiative verfolgt zwei Hauptziele: erstens, den wissenschaftlichen Zustand der Unterwasservulkane zu verstehen, und zweitens, Institutionen über mögliche Risiken und Verhaltensweisen in Krisensituationen zu beraten.

Die 3D-Reproduktion von Lanzarote hat es ermöglicht, die vulkanischen Strukturen unter Wasser genau zu analysieren. Durch fortschrittliche technologische Ressourcen konnten die Forscher nicht nur einfache Punkte, sondern auch Brüche und Erdrutsche der Vulkankegel visualisieren.

Während der Expedition wurden physikalisch-chemische Instrumente verwendet, um einen Vulkan mit einem Doppelkrater im Westen von Conejero zu analysieren. Wasserproben wurden genommen, um mögliche Gasanomalien oder hydrothermale Flüssigkeiten zu identifizieren, wobei keine Auffälligkeiten festgestellt wurden. Die Forscher extrahierten auch Sedimente aus dem Meeresboden in Tiefen von 150 bis 2.500 Metern und führten umfassende Analysen durch.

Übrigens, gestern gab es auf der Kanareninsel Gran Canaria ein Erdbeben Mb 3,4. Das Hypozentrum lag in 26 km Tiefe. Das Epizentrum wurde 13 km südlich von Santa Lucía lokalisiert.

Santorin: Gigantische Eruption nachgewiesen

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Forscher entdecken Ablagerung einer Supervulkan-Eruption bei Santorin

Forscher haben Spuren der wohlmöglich größten Eruption in der Geschichte der Ägäis entdeckt. Sie wird als „Archaeos-Eruption“ bezeichnet und weist beeindruckende Ausmaße auf. Der unterseeische Vulkanausbruch ereignete sich im Santorin-Vulkanfeld und hinterließ massive Bimssteinablagerungen von bis zu 150 Metern Mächtigkeit am Meeresgrund. Diese Entdeckung basiert auf Bohrkernanalysen, bei denen Geologen unter der Leitung von Tim Druitt von der Universität Clermont-Auvergne zwölf Bohrungen im Christiana-Santorin-Kolumbo-Vulkanfeld durchführten, um vulkanische Ablagerungen der letzten 23 Millionen Jahre zu untersuchen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Archaeos-Eruption vor etwa 520.000 Jahren stattfand und von einem unter Wasser liegenden Vulkan des Santorin-Komplexes ausging. Die Menge an vulkanischem Material, die während dieses Ereignisses ausgestoßen wurde, war beeindruckend. Die Tuffstein-Ablagerung hatte ein Volumen von mehr als 90 Kubikkilometern und eine Mächtigkeit von bis zu 150 Metern. Dies übertrifft die Ablagerungen der berühmten Minoischen Eruption um das Sechsfache und die des jüngsten Hunga-Tonga-Ausbruchs vom Januar 2022 um das Zehnfache.

Die rekonstruierte Eruptionsdynamik deutet darauf hin, dass gasreiches Magma mit hoher Geschwindigkeit aus dem unterseeischen Vulkanschlot schoss und sich mit dem teilweise verdampfenden Wasser vermischte. Dies führte zur Bildung eines heißen Gemischs aus Gas, Vulkanasche und Bimssteinlapilli, das sich als pyroklastische Ströme ausbreitete. Diese Dichteströme erreichten eine Länge von bis zu 70 Kilometern und glitten über das Meer.

Die Entdeckung hat auch Auswirkungen auf das Verständnis des südägäischen Vulkanbogens, indem sie auf eine größere Kapazität für hochgradig gefährliche unterseeische Ausbrüche hinweist. Die Existenz einer großen, begrabenen submarinen Caldera unter dem modernen Vulkanfeld wird angedeutet, und die eruptive Geschichte des Christiana-Santorini-Kolumbo-Vulkanfelds wird weiter in die Vergangenheit verlängert.

Obwohl diese Ergebnisse auf eine explosive Vergangenheit hinweisen, betonen die Forscher, dass es äußerst unwahrscheinlich ist, dass das Vulkanfeld in absehbarer Zeit eine ähnlich massive Eruption erleben wird. Dennoch tragen solche Erkenntnisse dazu bei, das Verhalten und die Gefahren solcher Vulkane besser zu verstehen, und können bei der Vorhersage zukünftiger Aktivitäten eine Rolle spielen.

So beunruhigend die Vorstellung eines weiteren europäischen Supervulkans auch sein mag, zeigen die Forschungen auch, dass nicht jeder Ausbruch eines solchen Calderasystems in eine Supervulkaneruption enden muss. Ich denke da insbesondere an die aktuellen Vorgänge der süditalienischen Caldera Campi Flegrei, die in diesen Tagen wieder unruhiger geworden ist.
(Quellen: Geomar, Communications Earth & Environment, 2024: doi: 10.1038/s43247-023-01171-z)

Die Reykjaneshalbinsel auf Island

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Die Reykjaneshalbinsel liegt im Südwesten von Island und ist im Vergleich zu anderen isländischen Halbinseln mit einer Fläche von ca. 800 Quadratkilometern relativ klein. Die Halbinsel erstreckt sich von der Hauptstadtregion Reykjavik im Nordosten bis hin nach Keflavik im Westen und beherbergt somit zwei der wichtigsten Städte Islands. Außerdem gibt es hier das Geothermalkraftwerk Svartsengi, dem das Thermalbadressort Blaue Lagune angeschlossen ist. Hierbei handelt es sich um eine wichtige Touristenattraktion. Auf Reykjanes gibt es viele Thermalgebiete und der Untergrund ist hier besonders heiß. Der geothermische Gradient ist teilweise um das 10fache überhöht, so dass in 1000 m Tiefe Temperaturen von bis zu 300 Grad Celsius herrschen.

Svartsengi ist nicht das einzige Geothermalkraftwerk der Region, denn im Bereich der Reykjaneshalbinsel gibt es insgesamt 4 Geothermalkraftwerke, von denen 2 direkt auf der Halbinsel liegen und 2 weitere mit einem Spaltensystem assoziiert sind, das seine Finger bis auf Reykjanes ausstreckt. Bei diesem Spaltensystem handelt es sich um das Hengill-System, womit wir beim Thema wären.

Spalten- und Vulkansysteme auf Reykjanes

Die Reykjaneshalbinsel ist die oberseeische Verlängerung des ansonsten unterseeisch verlaufenden Reykjanesrückens, der Teil des Mittelatlantischen Rückens ist. Entlang des Rückens driften die Kontinentalplatten von Nordamerika und Europa auseinander, wobei sich die Kontinente im Jahr um mehr als 2 cm voneinander entfernen. Entsprechend groß sind die Zugspannungen, die das Gestein der Reykjaneshalbisnel zerreißen, was sich in einer äußerst lebendigen Tektonik mit vielen Erdbeben und Vulkanausbrüchen äußert.

Der Reykjanesrücken bildet auf der Halbinsel eine Südwest-Nordost streichende Spreizungszone auf der mindestens 5 Spaltensysteme liegen. Die Spaltensysteme sind nicht nur tektonisch aktiv, sondern auch vulkanisch. So gehört zu den Spaltensystem oft ein dominierender Zentralvulkan oder wenigstens ein Vulkanrücken bzw. Spaltenvulkan mit unterschiedlichen Ausbruchsstellen auf denen sich entweder Kraterreihen oder/und einzelne Vulkane bildeten. Die Vulkane von Reykjanes sind Teil der Westlichen Vulkanzone Islands.

Bei den Spaltensystemen handelt es sich um:

  • Reykjanes-Risssystem: Dieses Riss- und Spaltensystem erstreckt sich entlang der Westspitze der Reykjaneshalbinsel und tangiert den internationalen Flughafen Keflavik. Der Zentralvulkan Gunnuhver war zuletzt zwischen den Jahren 1210 bis 1240 aktiv. Zu dieser Zeit entstand auch die Eldvörp-Kraterreihe, die in der Grenzregion zum benachbarten Spaltensystem liegt. Der stärkste Ausbruch hatte vermutlich einen VEI4. Submarine Eruptionen des Reykjanes-Spaltenssystems gab es 1831. In den Jahren 1966 und 1970 wurden submarine Eruptionen vermutet. Am Vulkan Gunnuhver gibt es heute ein Thermalgebiet, das seit 2006 aktiver geworden ist.
  • Svartsengi-System: An diesem Spaltensystem gab es die jüngsten Eruptionen auf der Reykjaneshalbinsel, die sich am 18. Dezember 2023 und am 14. Januar 2024 zutrugen. Das Svartsengi-Vulkansystem hat keinen zentralen Vulkan, sondern setzt sich aus Spalten, Kegeln und Vulkankratern über eine Länge von über 30 km und eine Breite von 7 km zusammen. Diese sind von Nordosten nach Südwesten ausgerichtet und von Lavafeldern umgeben. Zu den markantesten vulkanischen Manifestationen zählen Thorbjörn, Sýlingarfell, Stóra-Skógfell und Litla-Skógfell und die Sundhnúkur-Kraterreihe, entlang derer sich die Eruptionsspalte vom 18. Dezember 2023 öffnete. Diese Kraterreihe entstand vor ungefähr 2400 Jahren und stellten die jüngsten Ausbrüche des Systems dar, bevor es jetzt wieder aktiv geworden ist. Manche Autoren sprechen davon, dass die Aktivität des Reykjanes-Risssystems aus dem 13. Jahrhundert auch auf die Region des Svartsengi-Systems übergriff.
  • Krýsuvík-Spaltensystem: Das Krýsuvík-System ist ein weiteres bedeutendes tektonisches System auf der Reykjaneshalbinseldass auch für seine geothermale Aktivität und vulkanischen Erscheinungen bekannt ist. Namensgebend ist das Krýsuvík-Thermalgebiet. Zentralvulkan ist allerdings der westlich des Kleifarvatn gelegene Schildvulkan Trölladyngja, weshalb das System auch Trölladyngjavulkansystem genannt wird. Der Schildvulkan brach zuletzt zwischen den Jahren 1151–1188 aus. Eine weitere Eruption gab es möglicherweise im 14. Jahrhundert. Die Wissenschaftler sind sich uneinig darüber, ob der Tafelvulkan Fagradalsfjall, der seit März 2021 aktiv ist und seitdem das Lavafeld Fagradalshraun schuf, zu diesem System gehört, oder ob es ein eigenständiges Spaltensystem bildet, das zwischen Svartsengi und Krýsuvík liegt. Fagradalsfjall liegt auf einem Risssystem, das 5 x 15 km misst.
  • Brennisteinsfjöll-Spaltensystem: Dieses Spaltensystem befindet sich nordöstlich des Krýsuvík-Gebiets. Es ist mit der Brennisteinsfjöll-Vulkanreihe verbunden, die mehrere Vulkane umfasst, aber keinen Zentralvulkan hat. Insgesamt wurden etwa 20–30 Ausbruchsserien im Vulkansystem der Brennisteinsfjöll festgestellt, etwa 10 davon nach der Besiedelung Islands. Im 14. Jahrhundert flossen Lavaströme ins Meer und bildeten Lavafälle an steilen Hängen.
  • Hengill-System: Die Hengill-Ausbruchsspalte liegt östlich von Reykjavík und ist mit dem Hengill-Vulkan verbunden. Dieses Gebiet zeigt Anzeichen von geothermaler Aktivität, darunter heiße Quellen und geothermale Felder. Vom Hengilsystem liegt nur das Südwestende im Gebiet der Reykjaneshalbinsel. Im Nordosten reicht es bis zum Thingvallavatn in Südisland. Seitdem Ende der Eiszeit gab es hier vier Spalteneruptionen. Sie fanden vor allem an der Nordseite des Vulkansystems statt. Die letzten Eruptionen ereigneten sich vor ca. 1.900 Jahren.

Die Reykjanes-Halbinsel in Island ist etwa 15-20 Millionen Jahre alt und war während den verschiedenen eiszeitlichen Perioden von Gletschern bedeckt. Über das eruptive Geschehen vor der letzten Eiszeit weiß man nur wenig. Die meisten vulkanischen Erhebungen der Reykjaneshalbinsel entstanden während der letzten Eiszeit unter der Gletscherbedeckung und weisen deshalb häufig abgeflachte Gipfel auf. Die heute sichtbaren Schlackenkegel und Lavafelder sind nach dem Schmelzen der Gletscher vor ca. 10.000 Jahre entstanden.

Typisch für den Vulkanismus auf Reykjanes scheint zu sein, dass die vulkanische Aktivität in Zyklen abläuft, zwischen denen bis zu tausend Jahre lange Ruhephasen liegen, während die aktiven Phasen bis zu 300 Jahre andauern. In diesen Phasen können die unterschiedlichen Spaltensysteme nacheinander aktiv werden.

Viele der Lavafelder bedecken eine Fläche von 50 Quadratkilometer und sind in Eruptionsphasen der Spaltenvulkane entstanden, die meistens mehrere Jahrzehnte dauerten. Daher gehen die Geowissenschaftler davon aus, dass die aktuelle Eruptionsphase gerade erst begonnen hat und noch lange anhalten könnte.

Die Eruptionsphase begann mit dem Fagradalsfjallausbruch im März 2021. Vorher gab es einige Monate lang Erdbeben und Bodenhebungen auf Reykjanes. Es folgen 2 weitere Ausbrüche, die ca. 14 Tage dauerten. Im Herbst 2023 verlagerte sich die Aktivität in Richtung des Svartsengi-Systems.

Die Vulkane auf Reykjanes fördern überwiegen Tholeiitschen Basalt. Das ist eine spezifische Art von basaltischer Lava mit einer charakteristischen chemischen Zusammensetzung. Tholeiitische Magmen sind in der Regel arm an Alkalien (Natrium- und Kaliumoxid) und haben eine hohe Konzentration an Eisenoxid (FeO) und Magnesiumoxid (MgO). Sie sind typisch für Basalte Mittelozeanischer Rücken und heißen in der Fachsprache Mid Ocean Ridge Basalt (kurz MORB ), können allerdings auch mit Basalten aus Mantelplumes in Verbindung gebracht werden. Im Falle Islands ist das nicht sonderlich abwegig, da es ja noch den berühmten Islandmantelplume gibt, dessen Zentrum unter Grimsvötn vermutet wird.

Übrigens wurde der Name der Halbinsel von den ersten isländischen Siedlern passen ausgewählt: Reykjanes heißt auf Deutsch soviel wie Rauchspitze.

Fagradalsfjall: Neue Studie zu Lavafontänen

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Studie zu Lavafontänen am Fagradalsfjall – Zyklen wurden vom Gas gesteuert

Die magmatische Aktivität auf der isländischen Reykjaneshalbinsel steht seit Ende Oktober im Fokus der Berichterstattung auf Vnet. Ähnlich verhielt es sich mit der ersten Eruption am Fagradalsfjall, die im März 2021 begann und gut ein halbes Jahr anhielt. Damals gab es eine ca. 6 wöchige Ausbruchsphase, bei der es zu Lavafontänen kam, die zwischen 100 und 400 m hoch waren, relativ kurzlebig waren und in sehr regelmäßigen Intervallen erschienen. Ein internationales Forscherteam unter Leitung der UNI Reykjavik und IMO wollte dem Rätsel dieser Lavafontänen auf die Spur kommen, wobei das Rätselhafte an den Fontänen ihre Periodizität war. Eine ähnliche Periodizität, doch mit längeren Aktivitäts- und Ruhephasen, wurde bereits während Paroxysmen am Ätna beobachtet, bei der die Lavafontänen aber weitaus größer waren und auch große Mengen Vulkanasche gefördert wurden. Auch am Kilauea auf Hawaii gab es bereits Phasen mit ähnlichen Lavafontänen. Während die Schmelze aus den beiden letztgenannten Vulkanen aus flach gelegenen Magmareservoirs kam, geht man davon aus, dass das Magma am Fagradalsfjall während der Eruptionsphase mit den Lavafontänen aus größerer Tiefe stammte. Vermutlich ist es direkt vom Ort seiner Entstehung aus aufgestiegen.

Lavafontänen sind eine häufige Erscheinung im Basaltvulkanismus, deren Dauer und intermittierende Natur jedoch nur teilweise verstanden sind, vor allem aufgrund der Schwierigkeiten bei der Messung von häufig vorkommenden Gasen wie Wasserdampf und Kohlendioxid. Im Mai 2021 ermöglichten außergewöhnliche Bedingungen hochauflösende infrarotspektroskopische Messungen der emittierten Gase während 16 solcher Fontänen-Ruhe-Zyklen. Die Messungen erfolgten aus unmittelbarer Nähe des Vulkans. Das Messgerät stand nur 300 m von den Fontänen entfernt. Ähnliche Messungen am Ätna wurden aus mehr als 1 km Entfernung durchgeführt und waren daher weniger genau. Im Unterschied zum Ätna folgten hier die Aktivitäts- und Ruhephasen in viel kürzeren Abständen aufeinander. Die Forscher wurden vor allem von einer Frage motiviert: Was steuert die Zeitskalen von Fontänen und Ruhephasen?

Fontänenintervalle werden durch akustische Aufzeichnungen abgegrenzt, die grau dargestellt sind. © Samuel Scott und andere. Nature.com

Die Messungen zeigten, dass die Entgasung von Kohlendioxid in der oberen Kruste während des Magmaaufstiegs erfolgte, gefolgt von einer weiteren Gas-Flüssigkeits-Trennung in geringen Tiefen von weniger als 100 m. Die Forscher erklären die periodischen Lavafontänen als Ergebnis von Druckzyklen in einem flachen, mit Magma gefüllten Hohlraum, der am ehesten der klassischen Vorstellung einer Magmakammer entspricht. So einen Hohlraum kann man in ein paar Kilometer Entfernung zum Fagradalsfjall tatsächlich besichtigen.

Die Forscher hoffen nun, mit den gewonnenen Erkenntnissen zukünftige Vulkanausbrüche besser zu verstehen und ihr Verhalten vorhersagen zu können. (Quelle: https://www.nature.com/articles/s41467-023-42569-9)

Mysteriöse Fußabdrücke am Kilauea auf Hawaii

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Fußabdrücke am Kilauea auf Hawaii zeugen von überraschendem Vulkanausbruch

Der Kilauea auf Hawaii stand in den letzten Tagen häufig in den Schlagzeilen, weil er immer wieder Schwarmbeben erzeugt, die sich südlich der Gipfelcaldera ereignen. Sie gehen einher mit einer Anhebung des Bodens. Beide Phänomene hängen zusammen und werden von Magma verursacht, das im Fördersystem aufsteigt und eine Intrusion bildet. Obwohl die Seismizität fluktuiert und gestern wieder auf normalem Niveau angekommen war, scheint ein neuer Vulkanausbruch nur eine Frage der Zeit zu sein. Normalerweise bringen die Eruptionen auf Hawaii rotglühende Lava hervor, entweder in Form von Lavafontänen, die Lavaströme speisen, oder direkt als Lavaseen, die sich in steilen Pitkratern bilden. Diese Aktivitätsformen sind so typisch für die Vulkane Hawaiis, dass man sie auch als hawaiianische Eruptionen bezeichnet.

Dass es aber auch anders geht und nicht nur rotglühende Lava, sondern auch schwarzgraue Aschewolken gefördert werden können, davon zeugen 1.773 menschliche Fußabdrücke in versteinerten Ascheablagerungen in der Kau-Wüste im Südwesten des Vulkans Kilauea. Gleichzeitig sind sie ein Beleg dafür, dass bereits damals Menschen von Vulkanausbrüchen überrascht wurden, so wie es gestern am Marapi auf Sumatra der Fall gewesen war. Allerdings wurden die Fußabdrücke nicht etwa von Vulkantouristen hinterlassen, sondern von mindestens 441 Individuen, die während des Ausbruchs im Jahr 1790 durch die frische Vulkanasche liefen. Sie waren wahrscheinlich Mitglieder einer flüchtenden Kriegspartei und nicht alle überlebten die Durchquerung der Kauwüste.

Die Kauwüste ist eine trockene, öde Landschaft, die von Ascheschichten geprägt ist. Wenn es hier regnet, sind die Niederschläge häufig sauer, da sie die Schwefelgase des Vulkans auswaschen. Daher wächst in dieser Gegend des Vulkans nichts. In dieser Umgebung sind die versteinerten Fußabdrücke erhalten geblieben.

Die Fußabdrücke entstanden durch eine Mischung von Asche und Feuchtigkeit, die zu einer lehmigen Substanz wurde, in der die Menschen während einer Eruption gingen. Als diese Substanz austrocknete, blieben die Fußabdrücke erhalten.

Der Ausbruch hielt unter dem Namen „Keonehelelei“ Einzug in die Geschichtsbücher des hawaiianischen Archipels. Der Ausdruck „Keonehelelei“ bedeutet „fallender Sand“, beschreibend für die Asche, die weiträumig auf die Kau-Wüste niederging und kilometerweit sichtbar war.

Es wird angenommen, dass Häuptling Keoua und seine Armee auf ihrem Rückzug durch die Kau-Wüste vom Ausbruch überrascht wurden. Während die meisten Gruppen die Wüste unbeschadet passierten, wurde eine Gruppe von einer Gas- und Dampfexplosion getroffen und starb.

Es gibt unterschiedliche Berichte über die Anzahl der Todesopfer, und es bleibt unklar, was mit den Leichen passierte. Es wird vermutet, dass sie in den Kilauea geworfen wurden. Es wird auch darauf hingewiesen, dass die Menschen möglicherweise ohne Schuhe durch die Asche gingen, da diese weicher war als die harte Lava.

Obwohl die Geschichte der gefallenen Armee den Fußabdrücken im Hawaii Volcanoes National Park eine primäre Bedeutung verleiht, haben weitere Studien auch andere historische Merkmale in der Region aufgedeckt, einschließlich zahlreicher archäologischer Stätten aus verschiedenen Zeiträumen.

Rätsel um Tsunami der Kolumbos-Eruption gelöst?

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Studie findet Belege für unterseeischen Hangrutsch während der Kolumbos-Eruption nahe Santorin

Während die Minoische Eruption des griechischen Inselvulkans Santorin, die sich in der Bronzezeit ereignete, vielen Menschen bekannt ist, wissen die Wenigsten um einen ebenfalls sehr starken Vulkanausbruch, der sich im Jahre 1650 am nur 7 km entfernten Unterwasservulkan Kolumbos zutrug. Diese Eruption galt als die stärkste Eruption des östlichen Mittelmeers innerhalb von 1000 Jahren.

Im Jahr 1649 hatte sich der submarine Vulkan durch eine Reihe kleinerer Eruptionen so weit erhoben, dass er über die Wasseroberfläche ragte. Im September 1650 eruptierte der junge Inselvulkan dann so stark, dass er einen Tsunami auslöste, der noch in 150 km Entfernung große Zerstörungen anrichtete. Mehr als 70 Bewohner der 7 km entfernten Insel Santorin starben. Viele Gebäude wurden zerstört, der Ascheregen brachte Ackerbau und Viehzucht zum Erliegen.

Augenzeugenberichte beschrieben den Ausbruch, bei dem der Vulkan sieben Kilometer nordöstlich von Santorini glühendes Gestein, Feuer und Blitze ausspuckte, begleitet von einem dunklen Himmel. Das Meerwasser wich zurück und kehrte mit gewaltigen Wellen zurück, die bis zu zwanzig Meter hoch waren. Die Explosion war noch in einer Entfernung von mehr als 100 Kilometern zu hören. Es entstanden enorme pyroklastische Ströme, die weit aufs Meer hinaus flossen.

Die genaue Ursache der Tsunami-Entstehung ist eines der Rätsel, dass sich um die Eruption rankt, denn die Kraft der Eruption reichte nicht aus, um bis zu 20 m hohe Wellen zu erzeugen. Dieses Rätsel zu lösen, nahm sich ein deutsches Forscherteam unter Leitung von Dr. Jens Karstens vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel als Aufgabe. Sie erstellten eine Studie, die jüngst in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde.

Die Forscher an Bord des Forschungsschiffs Poseidon nutzten seismische Untersuchungsmethoden zur dreidimensionalen Visualisierung des Untergrunds, um ein Bild des Kraters in 18 m Tiefe zu erstellen. Dabei entdeckten sie erhebliche Verformungen an einer Seite des Depression, die auf einen großen Erdrutsch hindeuteten. Die Kombination aus Erdrutsch und Vulkanausbruch führte laut Computermodellierungen zur Entstehung des Tsunamis, wobei der Vulkanausbruch allein nicht ausreichte, um die beobachtete Tsunami-Höhe zu erklären.

Dr. Karstens erklärte, dass die Instabilität, die Zusammensetzung des Vulkans und seine steilen Hänge zur Intensität des Ausbruchs beitrugen und dass der Ausbruch „wie das Entkorken einer Champagnerflasche“ war, wobei er über mehrere Wochen Lava ausstieß.

Die Erkenntnisse aus dieser Studie sind von großer Bedeutung für die Entwicklung von Überwachungsprogrammen für aktive Unterwasservulkane. Ein solches Programm namens SANTORY wird von Co-Autor Prof. Dr. Paraskevi Nomikou von der Nationalen und Kapodistrischen Universität Athen (NKUA) geleitet. Dr. Karstens hofft, dass die Ergebnisse dazu beitragen, innovative Ansätze zur Echtzeitüberwachung vulkanischer Aktivitäten zu entwickeln und möglicherweise ein Frühwarnsystem zu etablieren.

Kolumbos stand in diesem Jahre bereits einmal in den Schlagzeilen von Vnet, da Forscher einen aktiven Magmenkörper nachwiesen. Hier der Artikel.

(Quelle: Studie bei nature.com)

Aussterben der Dinosaurier durch vulkanische Aktivität?

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Neues Computermodel zeigt, dass Dinosaurier durch die Eruption des Dekkan-Trapp ausgestorben sein könnten

Die Dinosaurier starben vor gut 66 Millionen Jahren aus und lange Zeit galt es als ziemlich sicher, dass sie vom Einschlag eines Asteroiden ausgelöscht wurden, der im Gebiet der heutigen Yukatan-Halbinsel in Mexiko einschlug. Der Impakt hinterließ den 180 km durchmessenden Chicxulub-Krater, den man nur durch geologische Spurensuche entdeckte. Zeitgleich gab es im Gebiet des heutigen Indiens eine mehrere Jahrtausende andauernde Eruption, bei der die ursprünglich 1,5 Millionen Quadratkilometer bedeckende Dekkan-Trapp-Flutbasaltprovinz entstanden ist. Es wurde diskutiert, dass diese Eruption mitverantwortlich für das Aussterben der Dinosaurier sein könnte. Einige Forscher vermuteten sogar, dass der Vulkanausbruch der eigentliche Dinosaurierkiller war. Das Wort „Vulkanausbruch“ steht eigentlich nur als Synonym für die damaligen Prozesse, die zur Bildung der Flutbasaltprovinz verantwortlich waren, denn ihre Entstehung zog sich mindestens über mehrere Hunderttausend Jahre hin. Manche Autoren gehen sogar davon aus, dass der Basalt innerhalb von 9 Millionen Jahren zutage trat. Es wurden 500.000 Kubikkilometer Schmelze gefördert, die möglicherweise durch einen gigantischen Mantelplume aufstiegen.

Die Forscher Alexander Cox und Brenhin Keller vom amerikanischen Dartmouth College waren der Spekulationen überdrüssig und fütterten einen „Supercomputer“ mit allen vorhandenen Daten aus der Zeit der Katastrophe, die die Grenze zwischen den Epochen Kreide und Tertiär markiert. Bei der Katastrophe starben nicht nur die Dinosaurier aus, sondern rund 70% aller Arten. Zugleich machte sie den Weg frei für die Herrschaft der Säugetiere. Sowohl Asteroideneinschlag, als auch Vulkanausbruch setzen so viele Gase und Aschepartikel frei, dass sich das Weltklima dramatisch änderte. Es kam zu mehreren aufeinanderfolgenden Wärme- und Kältephasen und somit zu vermindertem Pflanzenwuchs, so dass die Nahrungsketten auf Jahrtausende unterbrochen wurden. Zwar starben auch zahlreiche Dinosaurier aufgrund der explosiven Wirkung des Asteroideneinschlags, die Massen der Tiere verhungerten allerdings.

In der Studie wurde per Computeranalyse errechnet, welches Ereignis, wie viel klimaverändernde Stoffe in die Atmosphäre eintrug und wie diese im Verhältnis zur atmosphärischen Selbstreinigung standen. So war das Computermodell in der Lage, den Kohlenkreislauf von den heutigen Ausgangswerten zurückzurechnen. Eine Fähigkeit, die künftigen Modellrechnungen zum anthropogenen Klimawandel zugutekommen könnten.

Das Modell kam zu dem Schluss, dass sowohl der Asteroid als auch die Vulkane zum Aussterben der Dinosaurier beigetragen haben, wobei die vulkanische Aktivität allein ausgereicht hätte, um ein globales Massensterben auszulösen.

Der Chicxulub-Asteroideneinschlag beschleunigte laut dem Modell das ohnehin vom Dekkan-Trapp ausgehende Massenaussterben. Die Auswirkungen des Einschlags waren jedoch schwächer und kurzlebiger als bisher angenommen und führten wahrscheinlich nur zu einem kurzen globalen Einschlagswinter.

Ähnlich kontrovers wird übrigens die Frage diskutiert, wie das Wasser auf die Erde kam: Kosmologieanhänger postulieren, dass das Wasser in der Frühzeit der Erde über eishaltige Asteroiden und Kometen zu uns kam, während Terraner glauben, dass es von Vulkanen ausgeschwitzt wurde. (Quelle: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh3875)

Übrigens, kennt ihr schon meine neue Schülerseite über Dinosaurier?