Laacher-See-Vulkan

Laacher See Vulkan: Erdbeben deuten auf Magma hin

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Nicht nur Wissenschaftler rätseln seit langem, ob die Vulkane der Eifel wieder ausbrechen könnten. Bisher wurde vermutet, dass die Gasaustritte am Laacher See von einem sich abkühlenden Magmenkörper stammen. Doch eine neue Studie enthüllt, dass sich unter dem Laacher-See-Vulkan frische Magmen ansammeln könnten. Forscher mehrere deutscher Institute kamen zu diesem Schluss. Grund hierfür lieferte die Auswertung zahlreicher niedrigfrequenter Erdbeben, welche von Fluidbewegungen im Untergrund herrühren.

An den Forschungen waren Forscher des Erdbebendienstes Südwest mit dem Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ), dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und dem Landeserdbebendienst Nordrhein-Westfalen beteiligt.

Nach dem Ausbau des seismischen Netzwerkes in der Osteifel (auf den namhafte Wissenschaftler seit mindesten 3 Jahrzehnten drängten), wurde eine große Anzahl sehr schwacher Erdbeben registriert. Bei diesen Erdbeben handelt es sich um Erdbeben in großer Tiefe, die von sehr niedriger Frequenz sind. Diese sogenannten „Deep-Low-Frequency-“ (DLF-) Erdbeben manifestieren sich in Tiefen zwischen 10 und 45 km. Sie reichen somit von der Erdkruste bis in den oberen Erdmantel herab.  Ihre Schwingungsfrequenz liegt im Bereich zwischen 1 und 10 Herz. Im Vergleich zu tektonische Erdbeben, schwingen DLF-Erdbeben deutlich niedriger.

Professor Torsten Dahm, Sektionsleiter Erdbeben- und Vulkanphysik am GFZ erläutert zu den Beben: „DLF-Erdbeben gelten weltweit als Hinweis auf die Bewegung magmatischer Fluide in großer Tiefe. Unter aktiven Vulkanen, lassen sich solche Erdbeben regelmäßig beobachten.“

Studienleiter Dr. Martin Hensch vom Verbund der Landeserdbebendienste sagt dazu: „Dank eines umfangreichen Ausbaus der seismologischen Messnetze in Rheinland-Pfalz und den angrenzenden Gebieten ließen sich 2013 erstmals tiefe und tieffrequente Erdbeben unter der Osteifel registrieren. Insgesamt wurden in den vergangenen fünf Jahren vier räumlich eng begrenzte Gruppen solcher DLF-Erdbeben in der Osteifel nachgewiesen.“ Sehr wahrscheinlich traten diese Beben bereits vor 2013 auf, nur damals wurden sie nicht registriert.

Die Wissenschaftler denken, dass unter dem Laacher-See-Vulkan magmatische Fluide aufsteigen. Sie gehen vom oberen Erdmantel aus und dringen in die Erdkruste ein. Das sind Hinweise, dass unterhalb des Laacher Sees Magmenkörper existieren die langsam wachsen könnten. Die Studie sagt aber nichts darüber aus, ob- und wann es zu einem Vulkanausbruch kommen könnte. Außer den Erdbeben gibt es keine weitere Anzeichen, das sich der Vulkan auf eine Eruption vorbereitet. Zu dem Gasaustritten am Ufer des Laacher Sees nehmen die Forscher keine Stellung. Allerdings empfehlen sie, das Risiko eines möglichen Vulkanausbruchs in Deutschland neu zu bewerten.

Originalpublikation:

Martin Hensch, Torsten Dahm, Joachim Ritter, Sebastian Heimann, Bernd Schmidt, Stefan Stange and Klaus Lehmann: Deep low-frequency earthquakes reveal ongoing magmatic recharge beneath Laacher See Volcano (Eifel, Germany). Geophysical Journal International, 2019. DOI: 10.1093/gji/ggy532

Erdbeben am Laacher-See-Vulkan

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Vorgestern Abend ereignete sich am Laacher-See-Vulkan ein Erdbeben der Magnitude 2,7. Das Hypozentrum lag in 9 km Tiefe zwischen den Ortschaften Mendig und Kruft, ca. 2 km von der Caldera entfernt. Die Erschütterung wurde von den Anwohnern gespürt.

Bereits in der Vorwoche wurde ein kleiner Erdbebenschwarm registriert. Dieser hatte geringe Magnituden und lag in ca. 25 km Tiefe. Solche Erdbebenschwärme sind oft mit Magmatismus im Untergrund assoziiert. In den letzten Wochen ereigneten sich in der Region mehrere Erdbeben.

Bereits während meiner Abwesenheit begann ein Schwarmbeben im Nordwesten der Yellowstone-Caldera. Heute wurden dort ein weitere Beben mit Magnituden um 2,8 in 10 km Tiefe festgestellt.

Vulkaneifel: schwache Erdbeben

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Gestern manifestierte sich in der Vulkaneifel erneut ein schwaches Erdbeben M 2,3. Das Hypozentrum lag in 9 km Tiefe und nordöstlich des Ortes Kruft. Bis zum Laacher-See-Vulkan sind es ca. 7 km. Auf dem Screenshot sieht man, dass es an gleicher Stelle zuvor bereits ein schwaches Beben gab.

Bereits am 14 März sorgten schwache Erdbeben am Rand der Vulkaneifel für Schlagzeilen. Diese Häufung von Erdbeben ist zwar nicht besorgniserregend, aber auffällig und lässt 2 Schlüsse zu: entweder wurde das Monitoring von Erdbeben in den letzten Monaten deutlich ausgebaut und es gab diese Beben schon immer, ohne dass wir davon erfuhren, oder es finden tatsächlich mehr Erdbeben statt. Sollte letzteres der Fall sein, dann ist es ein Indiz dafür, dass sich die Spannungsverhältnisse im Untergrund der Eifel ändern.

Vulkaneifel: erwachen des Laacher See Vulkans?

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Gestern wurde in der WAZ-Onlineausgabe ein Artikel veröffentlicht, der eine steigende Aktivität der Vulkane der Westeifel proklamierte. Ein Wissenschaftler der Uni Duisburg-Essen wurde dabei zitiert, dass es Indizien für einen aktiven Magmenkörper geben würde, der sich derzeit in 40 km Tiefe befinde, ein Ausbruch könne viel schneller stattfinden, als bisher gedacht. Dafür würden neuste seismische Messergebnisse sprechen, sowie Gasanalysen der Mofetten im Laacher See und an der Lahn. Ich wurde darauf hin von besorgten Lesern kontaktiert, ob da denn etwas dran sei? 

Sicher ist es richtig, dass Vulkane auch ohne langfristige Vorzeichen relativ plötzlich eruptieren können. Besonders bei Vulkanen die lange ruhten und bei denen es keinerlei Aufzeichnungen von Eruptionen gibt, kann man sich nicht sicher sein, ob es kurzfristig nicht doch zu einem überraschenden Ausbruch kommen könnte. Mir liegen allerdings keinerlei Informationen vor, dass sich der Status der Vulkane in der Eifel in den letzten Jahren geändert hätte und halte eine unmittelbare, oder mittelbare Eruption für unwahrscheinlich.

Langfristig gesehen ist ein Vulkanausbruch im Gebiet der Vulkaneifel gut möglich, wenn nicht sogar wahrscheinlich. Wobei sich das „langfristig“ auf geologische Zeiträume bezieht, die sich in Jahrtausenden und Jahrmillionen rechnen.

Als Besorgnis erregende Anzeichen für eine baldige Eruption würde ich das Aufkommen von vulkanotektonischen Erdbeben ansehen, die in Tiefen weniger als 10 km liegen, kombiniert mit Bodendeformationen, einer deutlichen Änderung der Gaszusammensetzung und eine drastische Temperaturerhöhung der Gase. Um diese Anzeichen zu detektieren bedarf es natürlich ein vernünftiges seismisches Netzwerk und regelmäßige Untersuchung der Gase. Im reichen Deutschland sollte das eigentlich finanzierbar sein! 

Die im oben verlinkten Artikel erwähnten Gasaustritte und vereinzelten Erdbeben sind nur Indizien, dass sich Magma im Untergrund bewegen könnte, aber es sind keine genauen Aussagen darüber möglich, ob es sich tatsächlich um eine Aufheizphase handelt, oder um einen Abkühlungsprozess. Um genauere Aussagen treffen zu können, müsste man Veränderungen über lange Zeiträume dokumentieren. Im Cheb-Becken -da sind sich viele Wissenschaftler sicher- weisen Seismik (hier werden pro Jahr oft mehrere Tausend Mikrobeben registriert) und Veränderungen der Heliumisotop-Konzentrationen in Gasproben tatsächlich darauf hin, dass ein Magmenkörper dabei ist an der Grenze Erdmantel-Erdkruste in letztere einzudringen. Aber auch hier weiß man nicht was passieren wird. Es kommt durchaus häufig vor, dass Magmenkörper in die Erdkruste eindringen, ohne dass ein Vulkan ausbricht. Davon zeugen weltweit zahlreiche Plutone.

Bildergalerie: Gasblasen am Laacher-See-Vulkan

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Diese Bildergalerie entstand am 24.10.2012 am Ostufer des Laacher-See-Vulkans.

Am Ostufer des Laacher Sees gibt es zahlreiche kalte Gasaustritte aus denen Kohlendioxid strömt. Die meisten Gasaustritte liegen im flachen Wasser und sind dadurch zu erkennen, dass es an der Oberfläche blubbert. Solche kalten Gasaustritte heißen Mofetten. Im Gegensatz zu den Fumarolen, aus denen neben Schwefelgase überwiegend Wasserdampf ausströmt, fehlt der Wasserdampf in Mofetten, da für sie Temperaturen unter 100 Grad typisch sind. Dennoch stehen Mofetten im Zusammenhang mit dem Magmatismus: das Kohlendioxid entströmt meistens einem Magmakörper, der entweder Abkühlt, oder frisch in die Erdkruste eindringt. Neben dem Kohlendioxid entströmt dem Magma auch Helium. Vulkanologen nutzen das Verhältnis zweier unterschiedlicher Helium-Isotope um Aussagen darüber zu treffen, ob es sich um einen aktiven Magmakörper handelt, oder um einen Alten, der sich abkühlt.

Das Kohlendioxid ist schwerer als Luft und sammelt sich besonders bei Windstille in Bodennähe an. Dort kann es den Sauerstoff verdrängen und es droht Erstickungsgefahr. Besonders groß ist diese in Senken, oder anderen Bodenholformen. Ob das Kohlendioxid am Laacher See Schwimmern gefährlich werden kann, ist nicht genauer untersucht. Vermutlich sorgen offenes Gelände und Wind für ausreichend Luftzirkulation, so dass sich in Bodennähe keine gefährlichen Konzentrationen ansammeln können. Tote Kleintiere wie Amphibien, Nager und Vögel würden ein Indiz für Erstickungsgefahr liefern.

In der Eifel gibt es nicht nur am Laacher See Mofetten. Vielerorts tritt Kohlendioxid aus und wird sogar Mineralwasser zugesetzt. Kohlensaure Quellen, sogenannte Säuerlinge waren in der Eifel früher sehr beliebt. Ihr Wasser wurde nicht nur als Heilwasser genutzt, sondern auch Brotteig beigefügt, damit dieser locker wird.

Im Zusammenhang mit den Mofetten am Laacher See gab und gibt es viele Spekulationen, ob diese ein Anzeichen für einen Bevorstehenden Ausbruch sein könnten. Ich beobachte die Gasaustritte seit fast 25 Jahren und kann keine großartigen visuellen Veränderungen feststellen. Eine systematische Untersuchung durch Wissenschaftler gibt es meines Wissens nach nicht.

Laacher See: droht ein Vulkanausbruch?

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Die britische Zeitung Daily Mail veröffentlichte einen Artikel über den Laacher-See-Vulkan in der Vulkaneifel. Dort wurde der letzte Ausbruch vor 12.900 Jahren mit dem des Pinatubo 1991 verglichen. Kohlendioxid, das am Ufer des Sees austritt wurde als Indiz interpretiert, dass der Laacher-See-Vulkan wieder Ausbrechen könnte. Ein Video zeigt die Gasaustritte. Dieser Artikel sorgte für eine Welle der Besorgnis. Zwar ist es Richtig, dass der Vulkan irgendwann wieder ausbrechen könnte, allerdings haben sich keine neuen Hinweise darauf ergeben, dass dies bald geschehen wird. Das  Video vom November zeigt die gleiche Mofetten-Aktivität, wie ich sie zuletzt im Juni 2011 beobachtet habe und in diesem Stadium schon seit 20 Jahren so kenne.

Naturkatastrophen in Deutschland

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Die Debatte um die Sicherheit der Atomkraftwerke in Deutschland wirft die Frage nach der Häufigkeit und Stärke von Naturkatastrophen bei uns auf. Oft ist in dieser Diskussion zu hören, dass es solch heftige Naturkatastrophen wie in Japan bei uns nicht geben könne. Solche Aussagen von Politikern und Lobbyisten der Atomenergie verblüffen mich. Grundlage dieser Aussage sind statistische Betrachtungen der Naturkatastrophen der letzten 300 Jahre. Doch in geologischen Zeiträumen gerechnet sind 300 Jahre ein Wimpernschlag. Für eine verlässlichere Analyse müsste man viel weiter zurückblicken. Zugegeben, die Wahrscheinlichkeit einer dramatischen Naturkatastrophe, vergleichbar mit dem Erdbeben und Tsunami vom 11.03.2011 in Japan, ist bei uns in Deutschland wesentlich geringer, als an den Kontinentalrändern und anderen tektonisch aktiven Gegenden, dennoch kommen auch in Deutschland Erdbeben und andere Naturkatastrophen vor, die Ereignissen in anderen Ländern in nichts nachstehen.

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Magma-Ansammlung im Laacher See Gebiet über Jahrtausende

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Ein Team aus deutschen und amerikanischen Geowissenschaftlern untersuchte die Kristallisationsgeschichte der Lavagesteine im Laacher-See-Gebiet und kam zu der Schlussfolgerung, dass sich das Magma über Jahrtausende in der Magmakammer ansammelte, bevor es zum Ausbruch vor knapp 13.000 Jahren kam.

In einem Artikel, der in den Wissenschaftszeitschriften Journal of Petrology und American Mineralogist erschien, schreiben die Forscher um Gerhard Wörner von der Universität Göttingen, dass man bisher wenig darüber wusste in welchen Zeiträumen sich das Magma akkumuliert. Bisherige Arbeiten konzentrierten sich auf die Rekonstruktion des eigentlichen Vulkanausbruchs, der in der Vulkaneifel eine mehrere Meter mächtige Bimsschicht ablagerte. Um die Geschichte des Magmenaufstieges zu rekonstruieren untersuchten die Geowissenschaftler die Minerale Zirkon und Pyrochlor, die sich als mikroskopische Einschlüsse in der Lava des Vulkanausbruches befinden. Sie weisen eine hohe Konzentration radioaktiver Isotope von Uran und Thorium auf. Über die radioaktive Zerfallsrate der Isotope lässt sich das Alter der Minerale bestimmen. Die Forscher untersuchten nun Mineralien in der Lava, die aus dem Randbereich der Magmakammer stammten und bereits vor dem Vulkanausbruch in der Magmakammer kristallisierten. Die Geowissenschaftler kamen zu dem Ergebnis, dass sich bereits vor 30.000 Jahren erste magmatische Schmelzen im Untergrund ansammelten und dort kristallisierten. Die meisten untersuchten Lavaproben zeigten, dass sich vor 17.000 Jahre besonders viele Minerale bildeten und sich die Magmakammer bereits 4.000 Jahre vor dem letzten Ausbruch stark vergrößerte.

Die Geowissenschaftler vermuten daher, dass das Magmasystem unter dem Laacher-See-Vulkan sehr langlebig und immer noch aktiv ist.

Als äußerst langlebig erweisen sich auch die Magmasysteme anderer Caldera-Vulkane, wie z.B. unter dem Yellowstone-Vulkan in den USA. Dort ereigneten sich sogenannte Supervulkan-Eruptionen in einem Zyklus von ca. 600.000 Jahren. Das besondere am Laacher-See-Vulkan ist der Umstand, das er Charakteristika eines Caldera-Vulkans und eines Maar-Vulkans aufweißt. Wie die Studien von Professor Volker Lorenz zeigten, kann der finale Magmaaufstieg an monogenetischen Maaren sehr schnell gehen und nur Tage, oder Stunden dauern.