Magma-Aufstieg und die „Autobahn der Hölle“

Forscher der Columbia-Universität in New York haben neue Erkenntnisse in Bezug auf den Magma-Aufstieg veröffentlicht. Unter der Leitung von Philipp Ruprecht fanden die Wissenschaftler heraus, dass Magma wesentlich schneller aufsteigen kann, als im Allgemeinen angenommen. Meistens sammelt sich das Magma in einer Magmakammer, die sich mehrere Kilometer tief unter dem Vulkan befindet. In dieser Magmakammer reift das Ursprungsmagma und ändert in Abhängigkeit von Druck und Temperatur seinen Chemismus. Steigt der Gasdruck im Inneren der Magmakammer kommt es zum Vulkanausbruch. Bisher ging man davon aus, dass das Magma Jahre braucht, bis es aus dem oberen Erdmantel bis in die Magmakammer migriert ist. Die Forscher der Columbia-Universität entdeckten nun, dass der Magma-Aufstieg über direkte Kanäle sehr viel schneller geschehen kann.

Sie untersuchten Lavaproben des Vulkans Irazu in Costa Rica, die zwischen 1963 und 1965 vom Vulkan gefördert wurden. Die Lavaproben enthalten Olivin-Kristalle in denen Spuren von elementaren Nickel vorkommen. Das Metall stammt aus dem Erdmantel und ist ein Indiz dafür, dass das Magma schnell aufgestiegen sein muss. Wäre es langsam aufgestiegen, dann wäre das Nickel direkt in die Kristallstruktur verschiedener Minerale eingebaut worden. Geochemiker Terry Plank erklärt: „Es muss dort einen Kanal vom Erdmantel bis zur Magma-Kammer geben. Wir nennen das gerne die Autobahn der Hölle.“

Nickel wurde ebenfalls in Lavaproben von Vulkanen der Cascaden-Range (USA), Kamtschatka und Mexiko entdeckt.

Diese Forschungsergebnisse decken sich mit den Erkenntnissen von Prof. Dr. Dingwell (TU München), der zusammen mit anderen Kollegen Lava des Chaiten in Chile untersuchte. Der Vulkan in Chile ist 2008 ohne größere Vorwarnung ausgebrochen. In diesen Lavaproben untersuchten die Forscher die Kristallisationsränder von Olivin-Kristallen und kamen zu dem erstaunlichen Ergebnis, dass das Magma in wenigen Stunden aufgestiegen sein musste.

Neue Erkenntnisse über die Entstehung von Vulkanausbrüchen

Vulkane können auf sehr unterschiedliche Arten ausbrechen: mal fließt die Lava ruhig aus dem Förderschlot und bildet relativ harmlose Lavaströme, mal eruptiert Lava in gewaltigen Explosionen die sogar das globale Klima ändern können. Zwischen den Extremen sind vielfältige Mischformen möglich. Die Ursachen für das unterschiedliche Verhalten der Vulkane liegen im Magma begründet. So wird die Lava genannt, wenn sie sich noch im Inneren der Erde befindet und viel Gas enthält. Wichtige Kriterien für die Art des Vulkanausbruches sind die chemische Zusammensetzung des Magmas, Druck, Temperatur, Viskosität, Kristallisation und die Rheologie der Gasblasen. Letztem Kriterium kommt eine ganz besondere Bedeutung zu, dass fand jüngst eine internationale Forschergruppe unter Leitung von Don Baker heraus. Die Forscher untersuchten Lavaproben vom Ätna und Stromboli am Schweizerischen Paul-Scherer-Institut.

Winzige Lavastücke wurden mittels eines neuentwickelten Lasers erhitzt und mit Hilfe eines TOMCAT – Computertomografen in Realzeit beobachtet. Im Blickpunkt standen dabei die Blasenbildung und die Veränderungen des Mikrogefüges der Lavaprobe unter Hitzeeinwirkung.

Zwei Laser erhitzten die Lavaprobe auf über 1000 Grad bis die Probe geschmolzen war. Die Basaltprobe enthielt 3 Prozent Wasser, welches bei der Erhitzung verdampfte und Gasblasen bildete die unter Druck standen. Während des Schmelzvorganges nahm das Volumen der Lavaprobe stark zu. So wuchs eine reiskorngroße Probe auf die Größe einer Cherry-Tomate. Die Forscher variierten nun die Geschwindigkeit der Aufheizung und beobachteten, dass die Probe explodierte, wenn man sie zu schnell erhitzte. Es entstanden große Gasblasen, bevor das Material geschmolzen war. Da der Gasdruck nicht langsam abgebaut werden konnte, das Gestein aber an Widerstandskraft (bzw. Bruchfestigkeit) verlor, kam es zum Bersten des Materials. Wurde die Probe hingegen langsam erhitzt, bildeten sich Gasblasen die ruhig aus der Schmelze entwichen.

Laut Baker sind die ersten 10 Sekunden der Blasenbildung entscheiden, ob die Gasblasen die Gesteinsprobe zerbersten, oder ob eine Schmelze entsteht, aus der das Gas langsam entweicht. Wenn in den ersten 10 Sekunden nichts passiert ist, dann passiert auch im Folgenden nichts dramatisches mehr. Die Forscher übertragen die Erkenntnisse ihrer Arbeit auf das Ausbruchsverhalten der Vulkane und kommen zu dem Schluss, dass es sich auch innerhalb der ersten Sekunden der Blasenbildung im Magma entscheidet, ob der Vulkan explosiv, oder effusiv ausbricht.

Bei der Übertragung solcher Forschungsergebnisse muss allerdings immer berücksichtigt werden, dass den Wissenschaftlern nur Lavaproben zur Verfügung stehen und kein Magma. Ein Umstand, der erst einmal wie Wortklauberei vorkommen mag, in der Tat aber eine der größten Schwächen der experimentellen Vulkanologie darstellt. Lava ist ja bereits weitgehend entgastes Magma. Der Lava fehlt der größte Teil volatiler (flüchtiger) Komponenten, daran ändert auch das Schmelzen der Lava nichts. Waren in der Lavaprobe 3 Prozent Wasser enthalten, so muss im Magma weitaus mehr Wasser enthalten gewesen sein. Das Problem ließe sich vielleicht verringern, wenn den Wissenschaftlern Probenmaterial aus dem Erdinneren zur Verfügung stände. Da man an unverändertes Magma kaum rankommt, wäre hier noch Ganggestein, oder Material aus Plutone am sinnvollsten.


(Quelle: https://www.psi.ch/media/x-rays-provide-insights-into-volcanic-processes)

Bildergalerie: Stromboli Juni 2012

Die Fotos zu dieser Bildergalerie über den Vulkan Stromboli entstanden im Juni 2012

Stromboli ist eine der 7 Liparischen Inseln. Der Archipel liegt nördlich von Sizilien im Tyrrhenischen Meer. Die Vulkaninsel erhebt sich 924 Meter über den Meeresspiegel. Der Vulkan ist daueraktiv. Oft bricht er mehrmals in der Stunde aus und schleudert Lavafontänen über hundert Meter hoch in die Luft. Seit September 2011 war die Aktivität rückläufig und bewegte sich auf niedrigem Niveau, die Vulkanausbrüche waren recht schwach und erfolgten in größeren Abständen. Anfang Juni 2012 änderte sich dies, der Vulkan wurde munterer und gelegentlich war in den Berichten des vulkanischen Instituts zu lesen, dass es zu kleinen Erdrutschen auf der Sciara del Fuoco gekommen war; ein Indiz dafür, dass wieder mehr Magma im Fördersystem des Feuerberges unterwegs war. Die Häufigkeit und Stärke der strombolianischen Eruptionen begannen zuzunehmen. Für mich Grund genug dem kleinen Eiland mal wieder einen Kurzbesuch abzustatten und so buchte ich kurzentschlossen einen Flug nach Neapel. Am Tag vor meinen Abflug konnte man auf der ThermalCam des INGV einen kleinen Lavastrom beobachten, der sich aus dem westlichen Teil des Kraters herausschob und einige Zehner Meter weit seine Außenflanke hinab floss. Freitagabend saß ich dann auf der Fähre zur Insel wo ich am Samstagmorgen gegen 6 Uhr landete. Sofort machte ich mich an den Aufstieg über die alte Route im Nordosten der Insel, die ich immer noch für die schönste Route halte. Obwohl der Pfad offiziell nur noch bis in einer Höhe von 400 m bestiegen werden darf, befand sich auch der obere Teil in gut begehbaren Zustand. Ohne Sondergenehmigung rate ich aber von einem Alleingang ab.

Der Krater des Strombolis hat sich seit meinem letzten Besuch im Jahr 2008 deutlich verändert. Im Osten des Kraters entstand ein kleiner Kegel mit einem Förderschlot auf dessen Außenflanke. Von hier aus erfolgten ca. alle 20 Minuten Explosionen, die glühende Schlacken und Asche förderten. Das Material prasselte auf die Sciara del Fuoco. Größere Brocken kullerten ein gutes Stück den Steilhang hinunter und schafften fast die Hälfte der Strecke bis zum Meer. Besonders starke Eruptionen lösten Grainflows aus, die mit ihrem typisch zischelnden Geräusch mehrere Minuten lang unterwegs waren.

Den ganzen Tag harrte ich auf Beobachtungsposten aus und baute mit Poncho und Wanderstöckern ein Sonnensegel, denn Ende Juni brennt die Sonne Siziliens schon recht heftig. Während der Dämmerung zerriss plötzlich eine laute Detonation die Stille: eine heftige Explosion schleuderte Lavabomben gut 300 Meter hoch und riss einen gewaltigen Klotz von der Größe eines Smarts aus den Förderschlot. Rotglühend rollte der Kleinwagen über die Feuerrutsche und zerbrach in mehrere Teile. So eine Explosion hatte ich in meinen gut 30 Besteigungen dieses Vulkans noch nicht erlebt. Diese Ereignis verdeutlichte mir einmal mehr, wie unberechenbar Vulkane sind, selbst solch vermeintlich harmlose wie der Stromboli. Jederzeit kann es unvermittelt zu einer großen Explosion kommen, die Lavabomben bis auf die Cima und den Pizzo schmeißen und sogar darüber hinaus bis auf die Aufstiegsrouten und den untern Vulkanflanken. Am Stromboli gab es schon öfters tote, oder schwer verletzte Vulkanbeoachter. Von daher sollte man sich auf keine Experimente einlassen und niemals den Respekt vor dem Vulkan verlieren.

Kurz nach Mitternacht stieg ich dann über die Cima bis auf den Pizzo und schaute in den Krater hinab, der 180 Meter unterhalb des Gipfels liegt. Von hier aus konnte man sehr schön den westlichsten der Förderschlote sehen. Die durchschnittliche Auswurfhöhe der Eruptionen betrug ca. 70 Meter. Gelegentliche stärkere Ausbrüche schleuderten einzelne Lavabrocken bis über den Pizzo und erreichten gut 230 Meter Flughöhe.

Vom Pizzo aus konnte ich 5 glühende Förderschlote ausmachen, von denen der östlichste und der westlichste am aktivsten waren. Gelegentlich meldete sich ein dritter Schlot zu Wort, der eine Handvoll Lavabrocken diagonal über den Krater warf. Kurz vor meinem Abstieg um 6 Uhr morgens meldete sich dann überraschend ein Schlot zurück, den ich von früheren Jahren kannte, der diesmal bis zu diesem Zeitpunkt völlig ruhig geblieben war: ganz im Westen des Kraters lag er verborgen. Kein Glühen, oder Dampfen zeugte von seiner Existenz, bis er plötzlich mit einem tiefen Zischen eine Aschewolke ausstieß, die gut 150 Meter hoch aufstieg. Alles in Allem waren also 4 von 6 Schloten aktiv.

Den Hafen erreichte ich um 7 Uhr. Der Abstieg über den sehr gut ausgebauten Weg war recht angenehm. Nach einem kurzen Bad im Meer mit anschließendem Frühstück saß ich um 9 Uhr bereits im Tragflächenboot nach Neapel… ein fast perfekter Tag und schöner Wochenendausflug zum Stromboli!

El Hierro: glühende Lava entdeckt

Mit dem ROV Walley gemachte Unterwasseraufnahmen zeigen einige rote Flecken im trüben Wasser, die als glühende Lavaklasten interpretiert werden, die in 70 m Wassertiefe treiben. Demnach ist die Aktivität am „Eldiscreto“ noch nicht ganz vorbei. Allerdings wurden in den letzten Tagen keine Erdbeben mehr registriert.
Von vielen Stellen auf El Hierro wird eine Herabsetzung des Alarmstatus auf „grün“ gefordert, da der Tourismus unter dem Vulkanausbruch leidet und die Besucherzahlen stark zurück gegangen sein sollen.

El Hierro: neuer Lava-Austritt?

Die seismischen Daten auf El Hierro sind nahezu unverändert: der Tremor ist hoch, es wird leichte Deflation gemessen. Das sind Anzeichen dafür, dass der submarine Vulkanausbruch weiterhin im Gange ist.
Die Evakuierung von La Restinga wurde bereits gestern Abend abgeschlossen. Die knapp 600 Einwohner des Ortes kamen zum größten Teil bei Angehörigen im Nordteil der Insel unter.
Inzwischen schließen die Behörden nicht aus, dass auch an Land Lava austreten könnte. Zudem gebe es Anzeichen, dass sich Unterwasser bereits ein weiterer Förderschlot geöffnet hat. Die Lage des ersten Schlotes vom Montag wurde korrigiert; er soll sich nun in ca. 5 km Entfernung zur Küste in 900 m Wassertiefe befinden.
Eine 4 Meilen Sperrzone für Schiffe wurde im Bereich des Förderschlotes etabliert.

Vulkan Kilauea auf Hawaii

Gut 3 Wochen nach dem partiellen Kollaps des Pu`u O`o – Kraters und der Öffnung der Kamoamoa-Spalte scheint die Lava wieder in das alte Fördersystem des Pu`u O`o zurück zu kehren. Am Freitag setzte im Gipfelbereich Inflation ein und am Samstag stieg Lava im Pu`u O`o Krater auf. Somit scheint ein neuer Zyklus des Vulkanausbruches auf Hawaii zu beginnen.

Bildergalerie Nyiragongo

Die Geonauten besuchten den Nyiragongo vom 16.01 bis zum 26.01.2011 und verbrachten 4 Tage am Kraterrand des Vulkans im Kongo. Fotos vom aktiven Lavasee  mit Lavafontänen und platzende Lavablasen sind die Highlights dieser Bilderserie. Hier der Bericht zu den Fotos:

Der Besuch der Virunga Vulkane im Westarm des Riftvalleys ist nach wie vor eine spannende Sache. Es sind nicht nur die Vulkane die für Spannung sorgen, sondern auch die unsichere Reisesituation in Ruanda und der DR Kongo. Immerhin zählt die Region zu der Ärmsten der Welt und im Kongo ist die politische Situation alles andere als stabil. Immer wieder kommt es zu Übergriffen von Rebellen, die als marodierende Räuberbanden die Hänge der Virunga-Vulkane durchstreifen. Zudem beherrscht Kuroption fast jede Behörden und an die kommt man als Reisender praktisch nicht vorbei; zum Besteigen der Vulkane ist eine Genehmigung nötig, die es in der Nationalparkverwaltung gibt. Gerne wird hier ein Deal gemacht, der den Reisenden zum Vorteil gereichen kann, zumindest, wenn man mehrere Tage am Gipfel den Nyiragongo bleiben will. Die Preise für den Aufstieg sind grotesk hoch: 200 USD pro Kopf und Tag. Das Gleiche gilt für einen Besuch bei den Berggorillas, die an den Vulkanhängen liegen. Dafür verlangt man 400 USD zzgl. Den Kosten für einen Tagesausflug. Im Endeffekt ist man dann ca. 1 Stunde bei den Gorillas, vorausgesetzt man hat das Glück auch welche zu finden.

Soviel zur Theorie! Im Januar 2011 machten sich die Geonauten (diesmal waren alle dabei) auf den Weg in den Kongo. Die Anreise erfolgte über Ruanda. Nach Zahlung des Kopfgeldes für die Besteigung des Nyiragongo fanden wir uns auf der Flanke des 3425 Meter hohen Vulkans im dichten Nebel wieder. Es war trotz der tropischen Lage recht kühl, weil der Aufstieg bei der Rangerstation beginnt, die schon auf 2000 m Höhe liegt.

Der Pfad hinauf zum Gipfel führte zunächst durch dichten Nebelwald und hat großen landschaftlichen Reiz. Nach einigen Hundert Höhenmetern wird es immer steiler und die Vegetation lichtet sich. Es folgen einige Passagen mit losem Lavaschotter, durch den man sich bergauf wühlen muss. Auf halber Höhe passiert man die alte Eruptionsspalte von 2002, aus der der Lavasee ausgeflossen. Die Landschaft hier zeigt deutliche Spuren des Infernos, selbst wenn die Brandspuren inzwischen von frischem Grün überwuchert sind.

Der finale Aufstieg zum Krater führt über die letzten 300 Höhenmeter und beginnt bei einer improvisierten Schutzhütte. Hier oben kann es schon richtig kalt und ungemütlich sein. Doch der Blick über das Land bis zum Kivusee und die endemischen Hartlaubgewächse entschädigt für die Unannehmlichkeiten. Der Pfad windet sich nun über den wirklich steilen Kraterkegel und man sieht Dampf aufsteigen.

Oben am Kraterrand blies uns kalter Wind entgegen. Es war feucht und ungemütlich während wir auf der schmalen Terrasse am Gipfel unsere Zelte aufbauten. Dafür wurden wir mit einem geologischen Superlativ belohnt: dem Blick hinab zu dem derzeit größten Lavasee der Erde. Der gut 350 Meter unterhalb der Kraterkante gelegene Lavasee kochte so lebendig und aufbrausend, wie Grießbrei im Kochtopf bei höchster Heizstufe. Lava wurde meterhoch geschleudert, so dass richtige Fontänen entstanden, die über den Lavasee wanderten. Erstarrte Lava bildete Krusten aud der Oberfläche, die wie Kontinentalplatten über den See drifteten und an dessen Rand verschluckt wurden; Recycling auf Vulkanisch. Nächtliche Rotglut in Interaktion mit wabernden Nebelschwaden zaubern eine höllische Lichtstimmung in des Teufels Kochkessel. Das Auge wird gebannt und staunt, und staunt, und staunt… .