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
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