Campi Flegrei: droht ein Vulkanausbruch?

In den letzten Tagen kursierten in den Onlinemedien Berichte darüber, dass ein Ausbruch der Campi Flegrei schneller eintreten könnte als bisher geglaubt. Grund für diese Annahme sind neue Ergebnisse einer Forschergruppe um den INGV-Wissenschaftler Giovanni Chiodini, die ihre Arbeit in Nature veröffentlichte. Die Forscher arbeiteten mit physikalischen Modellen um die Druckverhältnisse im komplexen System unter einem mafischen (sauren) Calderavulkan zu verstehen.

Typisch für diese großen Vulkansysteme wie dem Yellowstone, oder der Campi Flegrei ist ein hydrothermales System das die Magmakammer überlagert. Die Kernaussage der Arbeit bezieht sich auf folgende Erkenntnis: wenn sich neues Magma in der Magmakammer ansammelt interagiert es mit den Fluiden des hydrothermalen Systems. Es kann zu Wechselwirkungen kommen, die letztendlich zu einer beschleunigten Inflation und Aufheizung des Gesamtsystems führen. Dies geschieht, wenn das Magma einen kritischen Entgasungsdruck erreicht hat und dadurch viel Wasserdampf in das Hydrothermal-System injiziert. Das beschleunigte Aufheizen destabilisiert den Calderavulkan und kann in einem Vulkanausbruch gipfeln, der früher eintritt, als wenn es keine Wechselwirkung zwischen Magma und Fluide des Hydrothermal-Systems geben würde.

Grafiken zur Campi Flegrei. © Giovanni Chiodini

Seit dem Jahr 2005 gibt es in der Campi Flegrei Anzeichen für ein Aufheizen des Vulkansystems: es treten Phasen mit erhöhter Seismik und starker Inflation auf. In der Solfatara verändern sich Zusammensetzung, Konzentration und Temperatur fumarolischer Gase. Im Fokus der Forscher steht das Kohlenmonoxid. Dieses Gas entströmt dem Magma und seine Konzentration lässt Rückschlüsse über die Temperatur des Hydrothermal-Systems zu: seit 2005 stieg sie von 220 Grad auf 310 Grad Celsius. Diese Temperatur lässt vermuten, dass das Magma einen kritischen Entgasungsdruck erreicht hat. In diesem Temperaturbereich halbiert sich die Scherfestigkeit der Tuffe im Untergrund der Caldera. Das bedeutet, dass die Gesteine schneller dem Druck des Magmas nachgeben und brechen können. Die Folge wäre plötzliche Druckentlastung und Magmenaufstieg.

Die Wissenschaftler vergleichen die Campi Flegrei mit anderen Calderavulkanen die im letzten Jahrhundert eruptierten: Rabaul (PNG) und Sierra Negra (Galapagos). Bei beiden Vulkanen wurde vor ihren Eruptionen ebenfalls eine mehrjährige Phase beschleunigter Inflation und Aufheizung beobachtet. Für Rabaul wurde vorausberechnet, dass das Gestein nach 3900 Tagen beschleunigter Aufheizung brechen würde. Tatsächlich eruptierte der Vulkan 3100 Tage nach Beginn der Aufheizungsphase. Für die Campi Flegrei wurde der Wert des Materialversagens auf 5670 Tagen (+- 735) nach Beginn der Beschleunigungsphase berechnet. Das entspricht einer Periode von gut 15,5 Jahren. Von diesen sind bereits 11 Jahre verstrichen.

Die Wissenschaftler selbst sagen allerdings, dass es nach dieser Zeit nicht zwangsläufig zu einem Ausbruch kommen muss. Zu viele andere Faktoren spielen eine Rolle ob- und wann ein Vulkan eruptiert.

Ich persönlich denke, dass solche Forschungsergebnisse zwar wichtig für die Grundlagenforschung sind, bis auf weiteres aber nur verunsichern, anstatt zu helfen. Es gibt keine Erfahrungswerte bei der Vorhersage eines Supervulkanausbruchs, einfach weil der letzte dieser Ausbrüche viele Jahrtausende her ist. Die Campi Flegrei eruptierte zuletzt vor 39.000 Jahren mit einem VEI 7. Niemand kann tatsächlich abschätzen wann der Vulkan das nächste Mal eruptieren wird. Meistens gelingen zuverlässige Prognosen vor einem normalen Vulkanausbruch erst wenige Tage, oder Stunden bevor er statt findet. Meistens hat die Eruption bereits unterirdisch angefangen, wenn Alarm geschlagen wird. Nur, wann schlägt man im Falle der Campi Flegrei Alarm? Erst wenn Tremor einsetzt, oder bereits bei stärkeren Bodendeformationen?  Wann sind die Bodendeformation tatsächlich kritisch? An einem durchschnittlich großen Vulkan wäre eine Aufblähung um 3 m furchterregend. Auf der anderen Seite wurden in anderen Calderavulkanen wie der Laguna del Maule bereits viel stärkere Bodendeformationen nachgewiesen, ohne das es zu einer Supervulkaneruption gekommen wäre! Die Vulkanologen des INGV stehen also vor einem großen Problem und wenn man auf die Stimme der Vernunft hören würde, dürfte die Gegend um die Campi Flegrei nicht bewohnt werden! Treten eindeutige Anzeichen einer beginnenden Eruption ein, bleiben wahrscheinlich nur Tage zur Evakuierung. Die Campi Flegrei kann man sehr wahrscheinlich räumen, aber wie schaut es mit Pozzuoli und Neapel aus? Bei einem VEI 7 Ausbruch drohen Tsunamis die durch pyroklastische Ströme generiert werden könnten. Dann wären auch die Küsten des gesamten westlichen Mittelmeeres gefährdet.

(Quelle: https://www.nature.com/articles/ncomms13712, copyright der Grafiken unter der cc)

Neue Erkenntnisse zum Ausbruch der Campi Flegrei im Pleistozän

Eine internationale Forschungsgruppe, zu der auch Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes für evolutionäre Anthropologie der Universität Bayreuth gehören, untersuchte vulkanische Ablagerungen einer großen Eruption der Campi Flegrei, die sich im Erdzeitalter Pleistozän (genauer Jungpleistozän) vor ca. 39.000 Jahren ereignete. Der Ausbruch hatte einen VEI zwischen 7 und 8 und gilt als die stärkste Eruption Europas in den letzten 200.000 Jahren. Eruptionen dieser Größenordnung werden populärwissenschaftlich als „Supervulkan-Eruptionen“ bezeichnet. Der Vulkanausbruch stieß zwischen 100 und 150 Kubikkilometer Tephra aus, welche sich im italienischen Kampanien meterhoch ablagerte. Es bildete sich eine Tuffschicht, die als „Kampanischer Ignimbrit“ bekannt geworden ist. Genau genommen ist ein Ignimbrit ein vulkanisches Gestein, das aus Ablagerungen pyroklastischer Dichteströme entsteht. Diese dürften bei der Supervulkan-Eruption große Strecken zurück gelegt haben, doch irgendwo geht der Ignimbrit in einen Tuff über, der aus normaler Tephra besteht. Die Vulkanasche stieg bis weit in die Stratosphäre auf und verteilte sich mit den Höhenwinden über weite Teile Osteuropas und Nordafrikas. Nachgewiesen wurden die Ablagerungen bisher im östlichen Mittelmeerraum und im russischen Tiefland. Auf den 1500 Kilometern zwischen den beiden Fundstellen hingegen fehlte bisher der Nachweis entsprechender Ablagerungen. Computermodelle berechneten für diesen Raum eine Ablagerungsmächtigkeit von 5 – 10 cm. Neue Ausgrabungen des Forscherteams vom MPI (unter der Leitung von Dr. Kathryn Fitzsimmons) haben bei Urluia in Rumänien nun eine Tuffschicht freigelegt die bis zu 1 Meter mächtig ist. Chemische Analysen beweisen, dass es sich bei dem Tuff eindeutig um Material handelt, dass vor 39.000 Jahren vom Calderavulkan der Campi Flegrei gefördert wurde und sich sehr schnell ablagerte. Die neuen Funde legen nun die Vermutung nahe, dass der Supervulkan-Ausbruch noch weitaus dramatischer gewesen sein muss, als bisher angenommen.

Das Jungpleistozän wurde durch die Würm-Eiszeit dominiert, es gab allerdings auch einige Wärmeperioden. Der Supervulkan-Ausbruch der Campi Flegrei bedingte  eine deutliche Abkühlung der globalen Temperaturen. Einer Theorie zufolge könnte dieses Ereignis sogar das Aussterben des Neandertalers eingeleitet, oder mit verursacht haben.

Welche Schlussfolgerungen ergeben sich aus diesen Erkenntnissen für Mitteleuropa und speziell für Deutschland? Sollte es noch einmal zu einem Ausbruch dieser Stärke kommen, wäre nicht nur das unmittelbare Umland des Großraums Neapel betroffen. In Abhängigkeit von Windrichtung und Luftströmungen in den oberen Atmosphärenschichten, könnte es auch in Deutschland zu einer Katastrophe unvorstellbaren Ausmaßes kommen. Selbst ein Vulkanausbruch, der um den Faktor 10 geringer ist, als der Beschriebene, könnte sich auf Mitteleuropa und Deutschland stark auswirken. Der Katastrophenschutz in Deutschland hat für so ein Ereignis keinen Notfallplan.

Wenn selbst ein moderater Ausbruch wie der des Eyjafjallajökull den Flugverkehr über Europa zum Erliegen bringen konnte, würde so massiver Aschefallout wie vor 39.000 Jahren das öffentliche Leben zum erliegen bringen. Wahrscheinlich würde schon die Versorgung der Bevölkerung mit den lebenswichtigsten Gütern scheitern. Die Stromnetzte würden kollabieren und damit sogar die Wasserversorgung.

Allerdings ist es sehr unwahrscheinlich, dass sich ein ähnlich starker Ausbruch der Campi Flegrei in absehbarer Zeit widerholt. Zwar zeigt der Calderavulkan in den letzten Monaten Zeichen für magmatische Aktivität im Untergrund, allerdings ist es noch völlig unklar, ob es zu einem Vulkanausbruch kommen wird. Viele Experten sind der Meinung, dass ein neuerlicher Vulkanausbruch eher ein kleinerer sein wird, wie es ihn in der Caldera zuletzt 1158 und 1538 gegeben hat. Für die Menschen in der Umgebung des Vulkans bestimmt eine Katastrophe, global gesehen aber nur ein Ausbruch von vielen.

Quelle: Pressemitteilung des MPI

Campi Flegrei: neu Fumarole

In den letzten Wochen steht der Calderavulkan Campi Flegrei bei Neapel häufig in den Schlagzeilen. Grund hierfür ist eine Zunahme von Seismik und Bodendeformation. Nun kommt ein weiteres Anzeichen hinzu, dass die magmatische Aktivität zunimmt: bei Agnano entstand eine neue Fumarole, die neben Gas auch heißes Wasser fördert. Dieses soll eine Temperatur von 95 Grad haben und teilweise geysirartig 4-5 Meter hoch aufsteigen. Möglicherweise ist hier auch eher Wasserdampf gemeint. Für heute plant der Chef des INGV Napoli eine Ortsbesichtigung. Im Vorfeld wurden starke Regenfälle als Grund für das Auftreten der Fumarole genannt.

Pressemeldungen zufolge bereitet der Zivilschutz einen Evakuierungsplan der Gegend um Puzzuoli vor.

Dank an Lars, der mich auf die Meldung aufmerksam machte.

Campi Flegrei: Zunahme der Bodendeformation

Leser unserer Facebookgruppe wiesen mich auf einen neuen Bericht des INGV Neapel hin. Demnach hat die Bodendeformation in der Campi Flegrei deutlich zugenommen. Im letzten Jahr wölbte sich der Boden stellenweise um 8 cm auf. Einen besonders starken Anstieg verzeichneten die Messstationen in den Monaten Juli-August und Dezember. Der Trend scheint weiter anzuhalten.

Neben der Bodendeformation änderten sich auch Temperatur und Gaszusammensetzung der Fumarolen in der Solfatara. Die Seismik ist ebenfalls erhöht.

Fasst man alle Daten zusammen, scheint sich zu bestätigen, dass Magma unter der Campi Flegrei aufsteigt. Ob- und wann es zu einem Vulkanausbruch kommen wird ist allerdings ungewiss.

Vulkane Italiens: Ätna, Stromboli, Campi Flegrei

In den letzten Tagen rücken die italienischen Feuerberge wieder etwas mehr in die Schlagzeilen, selbst wenn große Vulkanausbrüche bisher ausbleiben.

Der Ätna ist in einer neuen Phase leicht steigender Aktivität am „Neuen Südostkrater“ eingetreten. So ist auch heute Abend wieder ein roter Lichtschein im Dampf über dem Krater sichtbar.

Die Seismik am Stromboli zeigt einen leicht erhöhten Tremor. Zudem kommt es vereinzelt zu Hangrutschereignissen auf der Sciara del Fuoco. Die explosive Tätigkeit bewegt sich auf mittlerem Niveau.

Medienberichten zufolge verzeichnete das INGV-Napoli in den letzten Wochen eine Zuahme der Seismik in der Campi-Flegrei. Auch andere Parameter (Deformation, Gaszusammensetzung) sollen sich signifikant verändert haben. Die Leiter des Instituts trafen sich mit Vertretern des Zivilschutzes und der Kommunalregierung um Notfallpläne zu diskutieren.

Campi Flegrei: Bohrprojekt startet

Die Phlegräischen Felder (Campi Flegrei) liegen bei Pozzuoli, in Sichtweite Neapels. Was lange Zeit nur als Konglomerat kleinerer Vulkankrater und geothermal aktiven Arealen galt, ist tatsächlich ein großer Caldera-Vulkan mit einem hohen Gefahrenpotenzial. Die Campi Flegrei stehen im Verdacht genug Kraft für einen Supervulkan-Ausbruch sammeln zu können und stehen unter besonderer wissenschaftlicher Beobachtung.

Noch in diesem Monat soll ein oft verschobenes Bohrprojekt starten. Zweck der wissenschaftlichen Bohrung ist es zunächst moderne Messinstrumente zu installieren, die in der Tiefe gut gegen äußere Einflüsse geschützt sind und Messungen direkt im Gestein durchführen können. Es sollen u.a. neuartige Sonden installiert werden, die neben Temperatur- und Druckmessungen auch Spannungen im Gestein messen können. Ziel der Forschungsbohrung ist die langfristige Exploration des Caldera-Vulkans und dem Rätsel des Bradyseismos auf die Spur zu kommen.

Bei diesem Phänomen handelt es sich um starke Bodendeformationen, die die Küste im Golf von Pozzuoli teileweise mehrere Meter anheben und wieder senken. Dieser Prozess wird von zahlreichen Erdbeben begleitet und richtet große Schäden an der Bausubstanz des dicht besiedelten Gebietes an. Während der jüngsten Hochphase der Bodendeformationen in den 1980er Jahren, bewegte sich der Boden mit einer Hebungsrate von ca. 1 m pro Jahr und einige Wissenschaftler befürchteten einen Vulkanausbruch, da solche extremen Bodendeformationen oft von Magma ausgelöst werden, das in den Untergrund einströmt. Doch der Vulkanausbruch blieb aus. Dass es sich beim Bradyseismos um ein langfristiges und periodisch wiederkehrendes  Phänomen handelt, beweist das Marcellum aus römischer Zeit. An den Säulen der antiken Ruine, die an der Uferpromenade von Pozzuoli liegt, sind heute noch Spuren von Bohrmuscheln zu sehen; in ca. 2 m Höhe. Ein Indiz dafür, dass die Säulen und mit ihnen der gesamte Küstenabschnitt lange Zeit tief im Wasser standen.

Das Bohrprojekt wird in Kooperation des INGV  und Geoforschungszentrum Potsdam durchgeführt. Hier sind die Wissenschaftler Dr. Ulrich Harms und Dr. Thomas Wiersberg für das Forschungsprojekt verantwortlich. Die Bohrung wird in mehreren Phasen durchgeführt: Im Juli wird zunächst ein 200 m tiefes Loch gebohrt, dass im Herbst dann auf 500 m Tiefe verlängert werden soll. In diesem Bohrloch werden die Messinstrumente installiert. Diese Instrumente wurden und werden noch vom GFZ-Potsdam entwickelt.

Zu einem späteren Zeitpunkt wird eine 3,5 km lange Bohrung abgeteuft. Da diese Bohrung abgewinkelt verlaufen soll, wird sie eine Maximaltiefe von 2,5 km erreichen. Diese Bohrung dient in erster Linie der Probenentnahme in Form von Bohrkernen, sowie der geothermalen Exploration.

In den vergangenen Jahren wurde der Start des Projektes aufgrund Proteste besorgter Anwohner immer wieder verschoben. Viele Menschen befürchten, dass die Bohrung einen Vulkanausbruch auslösen könnte. Die Wissenschaftler teilen die Befürchtung nicht, da sie die Magmakammer in einer Tiefe zwischen 5 – 7 km vermuten und die Bohrung höchstens die Hälfte der Strecke zum Magma zurücklegen wird. Zudem ist bei anderen Bohrprojekten in vulkanischen Gegenden noch nie ein Vulkanausbruch ausgelöst worden, selbst wenn Magmataschen angebohrt wurden. Normalerweise versiegelt die Schmelze das Bohrloch wieder.

Siehe auch: Bildergalerie Golf von Neapel

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