Magma

La Palma: Die Spur des Magmas

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Ausbruch des Cumbre Vieja im September 2021. © Marc Szeglat

Vor einem Jahr hat uns der Vulkanausbruch auf der Kanareninsel La Palma in Atem gehalten. Während die Eruption für die Anwohner des Cumbre-Vieja Vulkanrückens eine große Katastrophe darstellte, war er für die Wissenschaft ein Glücksfall: erstmalig konnten die Forscher eine Eruption auf La Palma mit modernsten Geräten von Anfang bis Ende verfolgen und dokumentieren. Der so gewonnene Datenberg wird nun von den Wissenschaftlern ausgewertet. Ein internationales Forscherteam wertete die seismischen Messdaten aus und konnte nun ein Modell der Aufstiegswege der Magmen unter dem Vulkan vorstellen.

Dem Magma auf der Spur

Die Studie, die nun in einer Preprint-Version von Scientific Reports der Nature-Gruppe erschienen ist, liest sich fast so spannend wie ein Krimi und weist auch sonst Parallelen akribischer Detektivarbeit auf. Beteiligt waren Wissenschaftler Von INVOLCAN, der Universität von Granada und dem russischen Trofimuk-Instituts für Erdölgeologie und Geophysik. Mittels des bekannten Verfahrens der seismischen Tomografie gelang es ein 3D-Bild des tiefen Untergrunds im Bereich des Cumbre Vieja zu erstellen. Dabei wurden 11.349 Erdbeben ausgewertet, die während und im Vorfeld der Eruption stattfanden. Die Erdbeben wurden überwiegend durch die Bewegungen magmatischer Fluide ausgelöst. Zudem lieferte die Analyse von Lavaproben Hinweise darauf, wie schnell die Schmelze aufgestiegen ist und in welcher Tiefe sie gebildet wurde. Schon während der Eruption war klar, dass es unter dem Cumbre Vieja einen Magmenkörper geben musste, der bis in großer Tiefe hinabreicht, doch seine genaue Lage und Struktur blieb unklar. Die Studie brachte nun Licht ins Dunkle und präsentiert uns ein sehr genaues Modell des Magmenköpers und dem Aufstiegsweg des Magmas unter der Südhälfte von La Palma.

3 Zonen anormaler Wellengeschwindigkeiten der Erdbeben

Die Forscher identifizierten 3 Zonen, in denen sich die Erdbebenwellen unterschiedlich schnell ausbreiteten, was auf eine Variation in der Beschaffenheit des Materials hindeutet, in dem sich die Erdbebenwellen bewegten. Von der Erdoberfläche aus gesehen lag eine dieser Zonen in einer Tiefe von weniger als 3 km und erstreckte sich bis zur Oberfläche. Dort hat sich das Gestein durch hydrothermalen Einfluss verändert und gleicht einem losen Schutthaufen. Solche Zonen kennt man u.a. vom Ätna. Erdbebenwellen bereiten sich aufgrund der lockeren Struktur der Gesteine nur langsam aus, Magma dafür umso schneller. Eine 2. Zone besteht aus einem Körper verfestigter Ozeankruste, die sich von der Oberfläche bis in 10 km Tiefe erstreckt. Die Erdbebenwellen bewegten sich dort schneller, da das Material eine höhere Dichte als das umliegende Gestein aufweist. Ich würde vermuten, dass es sich dabei um Material handelt, das von einem früheren Vulkanausbruch stammt. Bei der 3. Zone handelt es sich um die eigentliche Magmenintrusion unterhalb der ozeanischen Kruste. Ihre Basis liegt in 25 km Tiefe und ihre Oberseite in 7 km Tiefe. Durch die Intrusion wurde die Moho (Mohorovicic-Anomalie, die die Grenze zwischen Erdkruste und Asthenosphäre markiert) angehoben. Die Studie zeigte, dass das Magma vor Eruptionsbeginn nur 7 Tage benötigte, um aus 10 km Tiefe aufzusteigen. In den oberen 3 km stieg das Magma entlang des Kontaktbereichs zwischen den Zonen 1 und 2 auf.

Die Forscher prüfen nun, ob dieses Modell auch auf andere Vulkane der Kanaren übertragbar ist. Besonderes Augenmerk gilt dabei dem Pico del Teide auf Teneriffa. Sollte das neue Modell vom Cumbre Vieja hier übertragbar sein, dann könnten sich auch auf Teneriffa Eruptionen sehr viel schneller entwickeln, als man es bislang angenommen hat.

(Quellen: INVOLCAN und Nature.com: https://www.nature.com/articles/s41598-022-21818-9)

Vulkaneifel: Bodenhebung am Laacher See nachgewiesen

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Schon öfters wurde darüber spekuliert, ob eine Erdbebenserie am Laacher-See-Vulkan, die sich zwischen 2013 und 2018 ereignete, nicht im Zusammenhang mit der Intrusion magmatischer Fluide gestanden haben könnte. Nun scheint sich diese Vermutung zu bestätigen. Die Bestätigung findet sich in Form einer neuen Karte der deutschen Behörde BGR (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe) die im Rahmen des Boden-Bewegungsdienst-Deutschland angefertigt wurde. Mit Hilfe dieser Karte sollen in erster Linie Bodenbewegungen dargestellt werden, die durch den Bergbau entstanden sind. Hierbei handelt es sich für gewöhnlich um Bodenabsenkungen, die Schäden an der Infrastruktur hervorrufen können. Tatsächlich detektierten die Satelliten, mit deren Daten die Karte erstellt wurde, nicht nur Bodenabsenkungen, sondern auch eine Bodenhebung. Sie findet sich unter dem Örtchen Glees, das 2 km nordwestlich des Laacher Sees liegt. Die Satellitendaten zeigen, dass sich der Boden zwischen 2014 und 2019 um ca. 40 mm anhob. Über diese Bodenhebung berichtete heute Jens Slapski in seinem Erdbebenblog.

Die Anhebung erfolgte in einem Bereich des Brohtals, der bereits vor 200.000 Jahren vom Ausbruch des Bausenberg-Vulkans geprägt wurde. Das war bevor der Laacher See Vulkan in seiner heutigen Form entstand. Von der Aktivität zeugt nicht nur der Schlackenkegel des Bausenbergs, sondern auch ein Basaltlavastrom, der sich heute wenige Meter unter der Erdoberfläche befindet. Als Geologie-Student hatte ich den Lavastrom mittels geoelektrische Verfahren zu Übungszwecken kartiert.

Die Hypozentren der Erdbeben bei Glees lagen in Tiefen um 5 km. Das ist die Tiefe, in der normalerweise der hydrostatische Aufstieg eines Magmenkörpers stoppt. Von dieser Tiefe an bedarf es den Mechanismen eines Vulkanausbruchs damit es zu weiteren Magmenaufstieg kommt. Allerdings gilt es zu bedenken, dass sich wenig westlich von Glees eine Kohlensäure-Abfüllanlage befindet. Natürliches Kohlendioxid wird an mehreren Bohrlöchern entnommen. Tatsächlich gibt es dort auch einen Kaltwasser-Geysir, der nicht so populär ist wie jener bei Andernach. Bei dem magmatischen Fluid, welches wahrscheinlich für die Bodendeformation verantwortlich ist, muss es sich also nicht unbedingt um Magma handeln. Es könnte auch Kohlendioxid-Gas sein, oder Tiefenwässer, die den Boden aufwölben.

Eine Studie aus dem letzten Jahr analysierte sogenannte Deep Low Frequency Erdbeben, die sich unter der Vulkaneifel in Bereichen der Grenze Erdkruste/Erdmantel ereigneten. Diese Erdbeben stehen wahrscheinlich ebenfalls im Zusammenhang mit einem aktiven Magmenkörper unter der Eifel. Sie könnten sogar mit dem postulierten Eifel-Plume in Verbindung stehen. Auch wenn es derzeit keine 100%-ige sichere Erkenntnisse über den Ursprung der Erdbeben und Bodenhebungen gibt, so scheint doch eins immer gewisser zu werden: im Untergrund der Eifel rumort es und der Grund dafür könnten Magmenbewegungen sein!

Die neu entdeckte Bodenhebung würde meiner Meinung nach eine stetige Observierung des Laacher-See-Vulkans und seiner Umgebung rechtfertigen, wenigstens solange, bis ausgeschlossen werden kann, dass die Bodendeformation magmatischen Ursprungs ist. Zwar handelt es sich noch um eine kleinräumige Anhebung, dennoch weiß man ohne regelmäßige Observierung nicht, ob sie sich vergrößert. Theoretisch könnte es innerhalb weniger Monate/Jahre zu einer Eruption kommen. Sofern es sich bei dem Fluid um Magma handelt.

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

Phlegräische Felder: Neues vom Magma

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Die Phlegräischen Felder (Campi Flegri) bereiten den Vulkanologen des INGV Neapel weiterhin Kopfzerbrechen. Der Caldera-Vulkan gilt als wesentlich bedrohlicher als der bekannte Vesuv. Beide Vulkane sind von Neapel nur ein Katzensprung entfernt und liegen am Rande von Ballungsgebieten. Während es derzeit keine Anzeichen dafür gibt, dass der Vesuv bald aus seiner Ruhe erwacht, sieht es mit den Phlegräischen Feldern anders aus!

Ein Team der ETH Zürich lieferte neue Forschungsergebnisse und damit einen weiteren Puzzle-Stein zum Verständnis des Caldera Vulkans, dessen Geheimnisse noch lange nicht enträtselt sind.

Die Forscher-Gruppen um Francesca Forni vom Institut für Geochemie und Petrologie, hatte für seine Untersuchung etliche Gesteinsproben der Phlegräischen Feldern analysiert. Die Proben stammten von verschiedenen Ausbrüchen. Darunter befanden sich Gesteine, die bei der Eruption vor 39.000 Jahren entstanden. Dieser Ausbruch hatte einen VEI 7 und gilt als Supervulkan-Eruption. Es wurden auch Gesteinsproben von mehreren kleinen Vulkanausbrüchen analysiert, einschließlich der bisher letzten Eruption im 16. Jahrhundert.

Die Forscher ermittelten eine Abfolge unterschiedlicher Magma-Arten aus denen die vulkanischen Gesteine entstanden. Das Magma veränderte über die Zeit seinen Chemismus. Es reifte im Magmenkörper unter dem Vulkan. So konnten die Wissenschaftler eine chemische Signatur erstellen, welche sie mit großen Ausbrüchen korrelieren konnten.

Das beunruhigende Ergebnis der Arbeit zeigt, dass bei der bisher letzten Eruption im Jahre 1538 bereits eine Magma-Art in Aktion trat, welche vor den letzten katastrophalen Eruptionen gefördert wurde. Damit scheint sich anzudeuten, dass der nächste Ausbruch bereits ein katastrophales Großereignis werden könnte, wie jenes, welches zur Calderabildung führte.

Die Folgen wären nicht nur für den Großraum Neapel verheerend. Die Stadt Pozzuoli würde praktisch vernichtet werden, genauso große Teile des Golfs von Neapel. Je nach Windrichtung könnte sich die Eruption noch in mehr als Tausend Kilometern Entfernung auswirken. Der Flugverkehr käme langfristig zum erliegen und das Klima würde beeinträchtigt werden. Und es gibt teils alarmierende Anzeichen, dass sich die Phlegräischen Felder auf eine Eruption vorbereiten: der Boden hebt und senkt sich, zuletzt um 40 cm. Die Häuser der Altstadt von Pozzuoli wurden durch diese Bodendeformationen beschädigt und mussten saniert werden. es gibt immer wieder Erdbebenschwärme und in der Solfatara zischen heiße Fumarolen. Allerdings gab es diese Anzeichen bereits zu Zeiten der Römer und es ist völlig unklar, ob die nächste Eruption im nächsten Monat erfolgt, oder erst im nächsten Jahrtausend.

Long Valley Caldera: Neue Erkenntnisse zum Magmenkörper

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In den letzten 2 Wochen ereigneten sich unter der Long Valley Caldera in den USA mehrere Erdbebenschwärme. Auf 3 Stellen in der Caldera verteilt, kam es insgesamt zu 990 Erschütterungen. Die meisten Erdbeben hatten Magnituden kleiner 1 und lagen in geringer Tiefe.

Der Boden der Caldera hebt sich seit mehreren Jahren an. Eine Phase mit besonders starker Bodendeformation begann 1980. Inflation führte zu einer Bodenanhebung von 25 cm. Zudem gab es mehrere starke Erdbeben. seitdem wurden mehrere Phasen mit Schwarmbeben und Deformation registriert.

Passend zur aktuellen Meldung veröffentlichte das USGS eine neue Studie, welche belegt, dass es in mittlerer Tiefe ein riesiges Magmenreservoir gibt. Dieses soll ein Volumen von 240 Kubikmeilen haben, was gut 1000 Kubikkilometer entspricht. Der Magmenkörper wurde mittels seismischer Tomografie kartiert. Es wurden die Daten unzähliger Erdbeben ausgewertet. Dabei wurde eine Zone mit geringerer Scherwellengeschwindigkeit festgestellt. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass ca. 27% der Magmenkörpers geschmolzen sind. Unklar ist bisher, wie viel Schmelze vorhanden sein muss, damit es zu einer Supervulkaneruption kommen kann.

Die meisten Wissenschaftler sind sich einig, dass die Wahrscheinlichkeit einer Eruption in den nächsten Jahrzehnten gering ist. Allerdings halten sie eine Eruption des Supervulkans in den nächsten Jahrtausenden für wahrscheinlich. Für Menschen ist das noch lange hin, in geologischen Maßstäben gedacht, sind einige Jahrtausende ein Augenblick.

Neben der Long Valley Caldera gibt es noch einen weiteren Supervulkan in den USA: die Yellowstone-Caldera. Sie ist eigentlich viel bekannter als die Long-Valley-Caldera und seismische ebenfalls aktiv. Das Gefahrenpotenzial wird hier ähnlich eingeschätzt und die meisten Vulkanologen sind sich einig, dass auch der Yellowstone-Vulkan eines Tages wieder eruptieren wird.

Quelle: USGS, Studienleiter: Ashton Flinders

Gunung Agung: Seismik hoch

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Update 03.10.2017:

Gestern wurden insgesamt 988 Erdbeben registriert, was eine neue Höchstmarke am Gunung Agung darstellt. In den ersten 6 Stunden des heutigen Tages ging die seismische Aktivität dagegen deutlich zurück. Dies heißt allerdings nicht, dass kein Magma mehr aufsteigt. Die Gefahr einer baldigen Eruption ist nach wie vor hoch.

Originalmeldung:

Am Gunung Agung auf Bali war die seismische Aktivität gestern sehr hoch. Es wurden insgesamt 925 Erdbeben registriert. In einem Interview erklärte ein Vulkanologe, dass die bisher akkumulierte Erdbebenenergie dafür spreche, dass mindestens 0,15 Kubikkilometer Magma in den Vulkan eingedrungen sei, was schon eine erhebliche Menge darstellt. Die tatsächliche Menge könnte noch höher sein, da nicht alles aufsteigende Magma Erdbeben verursacht, sondern die bereits freien Wege benutzt. Die Erdbeben würden das feste Gestein des Vulkans zermürben und das Magma in den so entstandenen Porenhohlraum eindringen. Das Magma wäre dabei sich eine Schwachstelle im Vulkan zu suchen, um einen neuen Förderschlot anzulegen.

Was ist ein Vulkan?

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Vulkane sind Öffnungen in der Erdkruste aus denen Lava und vulkanische Gase aus dem Erdinneren entweichen. Das entweichen der Lava wird als Vulkanausbruch, oder Eruption bezeichnet. In bewohnten Gegenden kann ein Vulkanausbruch katastrophale Wirkungen haben und Menschen gefährden.

Ein Vulkan wächst

Die Austrittsstellen von Lava und Gas werden als Schlot, Krater, Spalte, Bocce oder Fumarole bezeichnet. Aus Letzteren entweichen nur Gase. Um die Austrittsstelle in der Erdkruste lagert sich die entweichende Lava ab und lässt so einen Vulkan wachsen. Fein fragmentierte Lava wird Vulkanasche genannt. Sie kann hoch in die Atmosphäre aufsteigen und mit dem Wind verfrachtet werden. Die austretenden Gase vermischen sich mit der Atmosphäre. Aus den Gasen können auch Mineralien wie Schwefel kristallisieren, welche sich um die Austrittsöffnung ablagern.

Lava ist eine weitgehend entgaste Gesteinsschmelze und erstarrt während der Abkühlung zu festem Gestein. Dieses Gestein wird als Vulkanit bezeichnet und baut das eigentliche Vulkangebäude auf. Es gibt unterschiedliche Lava-Arten aus denen verschiedene Vulkanite entstehen.

Schematische Darstellung eines Stratovulkans mit einer vulkanianischen Eruption. © fotoliaVulkane dienen dem System Erde als Überdruckventile und stabilisieren damit die feste Erdkruste. Zudem fördern sie wichtige Stoffe aus dem Erdinneren an die Oberfläche.

Ihre Gase und Aerosole helfen das Klima zu regulieren und schwitzen neben Kohlendioxid viel Wasserdampf aus. Die Lava ist reich an Mineralstoffen, welche den Boden in Vulkannähe besonders fruchtbar machen.

Ein Vulkan kann unterschiedliche Formen annehmen, welche stark von der Art der Lava abhängt, aus denen der Vulkan besteht. Der Typ des Vulkanausbruchs hängt maßgeblich vom Magma ab.

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Vulkanologie: neuer Auslöser von Eruptionen entdeckt

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Einem internationalen Team von Wissenschaftlern der Universitäten von Liverpool, Monash und Newcastle ist es gelungen einen weiteren Auslöser von Vulkanausbrüchen zu entschlüsseln. Die Wissenschaftler sagen, dass das Verständnis von Auslösemechanismen der Eruptionen enorm dazu beiträgt Vulkanausbrüche vorherzusagen. Eine präzise Vorhersage hilft den Schaden zu minimieren, der durch Vulkanausbrüche entstehen kann: weltweit leben mehr als 600 Millionen Menschen im Umfeld aktiver Vulkane. Alleine durch die Eyjafjallajökull-Eruption im Jahr 2010 entstand durch Flugausfälle ein wirtschaftlicher Schaden von 1,8 Milliarden USD.

Diese senkrecht verlaufenden Gesteinsrippen nennt man Dykes, oder Magmatischen Gang. Sind sie um 90° gedreht bilden sie flache bänge und werden Sills genannt. © Marc Szeglat
Diese senkrecht verlaufenden Gesteinsrippen (Bildmitte) nennt man Dykes, oder Magmatische Gänge. Sind sie um 90° gedreht bilden sie flache Bänke und werden Sills genannt. © Marc Szeglat

Da die wenigsten Prozesse die im Erdinneren ablaufen direkt beobachtet oder gemessen werden können, entwickeln die Forscher immer neue Modelle und Computersimulationen. Die Wissenschaftler der drei genannten Universitäten schufen ein Vulkanmodel in dem sie speziell das Verhalten von Magma im Fördersystem untersuchen wollten. Dazu füllten sie Gelatine in einem Tank und injizierten gefärbtes Wasser in die Masse. Mittels Zeitlupenkamera und Laser beobachteten sie das Bewegungsverhalten des Wassers (Magmas) in miteinander verbundenen Frakturen, die zuvor in der Gelatine modelliert wurden. Die vertikal verlaufenden Risse heißen in der Fachsprache Dykes, die Horizontalen werden Sills genannt. Letztere bilden eine flach liegende Fläche im Gestein, die man mit einem Kohleflötz vergleichen kann. Die Sills füllen sich mit Magma, wenn der vertikale Aufstieg des Magmas in den Dykes ins Stocken kommt. Neu ist die Beobachtung, dass es im Magma in den Dykes zu einem plötzlichen Druckabfall kommt, wenn es seitwärts in die Sills abfließt. Dadurch wird der altbekannte Prozess in Gang gesetzt, der schon seit langem als Auslöser explosiver Eruptionen bekannt ist: Druckentlastung. Durch den hydrostatischen Druckabfall bilden sich schlagartig Gasblasen im Magma. Unter hohem Druck war das Gas bislang im Magma gelöst. Die aufsteigenden Gasblasen lassen das Magma aufschäumen und der Gasdruck treibt es durch den Förderschlot. Der Vulkan bricht aus. Diesen Vorgang kann man einfach nachvollziehen, wenn man eine gut geschüttelte Sektflasche öffnet. Der Korken knallt raus und das Kohlendioxidgas treibt den aufgeschäumten Sekt (Lava) aus dem Flaschenhals (Vulkanschlot).

Doch was nützen diese Erkenntnisse aus dem Labor bei der Vorhersage von Vulkanausbrüchen? Schließlich kann man die Prozesse im Erdinneren nicht visuell beobachten. Doch die Wissenschaft entwickelt immer genauere Messverfahren um den Vulkanen den Puls zu fühlen. In erster Linie geben die verschiedenen Arten von Erdbebenwellen Auskunft über das Geschehen im Erdinneren. Vulkanische Erdbeben zeigen an das Gesteine bersten und Risse entstehen. Tremor (beständiges Zittern des Bodens) wird durch die Bewegung von Fluide (Flüssigkeiten, Gas, Magma) ausgelöst. Mittels GPS Messungen von Satelliten lassen sich kleinste Bodendeformationen beobachten. Aufwölbungen im Boden zeigen, wo sich Magma sammelt und wie es sich bewegt. Wichtig sind auch Gasmessungen. Ändern sich der Gasfluss und das Verhältnis bestimmter Isotope, dann kann Magma auf dem Weg sein.

Das Alles macht aber auch deutlich, wie schwierig eine verlässliche Prognose eines bevorstehenden Vulkanausbruches ist. Jahrzehntelanges Studium ist nötig, um die Anzeichen richtig zu deuten, zumal Vulkane Individualisten sind. Die neuen Erkenntnisse lösen das Puzzlespiel der Dynamik eines Vulkanausbruches ein wenig besser auf und helfen den Wissenschaftlern das System Erde besser zu verstehen. Dennoch ist es oft schwierig die komplexen Abläufe der Erddynamik mit einfachen Modellen zu simulieren. Eine 1:1 Übertragung der neuen Erkentnisse auf bevorstehende Vulkanausbrüche dürfte schwierig sein und nicht immer gelingen.

Quelle: Das Wissenschaftsteam veröffentlichte die Ergebnisse ihrer Arbeit in der Online-Zeitschrift geology.com.

Anmerkung: der Begriff Dyke, bzw. Magmatischer Gang tauchte oft in der Berichterstattung zur Holuhraun-Eruption am Bardarbunga auf.

Magma-Aufstieg und die „Autobahn der Hölle“

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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.