Wann bricht ein Vulkan explosiv aus?

Mit Analysen der Magmakammer lassen sich die Risiken gefährlicher Vulkanausbrüche besser abschätzen.
Erstarrte Lavaströme auf der Insel Nisyros, dem östlichsten Vulkan des Ägäischen Inselbogens.
Erstarrte Lavaströme auf der Insel Nisyros, dem östlichsten Vulkan des Ägäischen Inselbogens.
© Popa et al., ETHZ
Zürich (Schweiz) - Seit dem 19. September bricht ein Vulkan auf der Kanareninsel La Palma in der Region Cabeza de Vaca aus. Aus mehreren Spalten dringt glühende Lava an die Oberfläche und hat bereits zahlreiche Häuser zerstört. Trotz der großen Schäden ist dieser relativ langsame, effusive Ausbruch deutlich weniger gefährlich als ein explosiver Ausbruch. Eine internationale Gruppe von Geophysikern suchten und fanden nun Hinweise, um das Ausbruchsverhalten eines Vulkans – effusiv oder explosiv – vorhersagen zu können. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature Geoscience“ berichten, spielen dabei sowohl der Wassergehalt als auch der Anteil kristallinen Gesteins in der Magmakammer eine wichtige Rolle.

Unmittelbar vor einem Vulkanausbruch steigt heißes Gestein aus der Magmakammer durch einen oder mehrere Schlote an die Erdoberfläche. In diesen Schloten entscheidet sich je nach Menge der im Magma enthaltenen Gasblasen, ob der Vulkan relativ langsam und effusiv oder gefährlich und explosiv ausbricht. Allerdings erlaubt der Blick auf die Prozesse im Schlot nur eine Vorhersage von höchstens wenigen Minuten. Viel zu kurz, um etwa eine ganze Region zu evakuieren. Der Vulkanologe Răzvan-Gabriel Popa von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich suchte nun mit seinen Kollegen nach einem Weg hin zu einer deutlich längeren Vorwarnzeit. „Dazu wollten wir einen klaren Zusammenhang zwischen den Eigenschaften der Magmakammer und der Art des Ausbruches finden“, sagt Popa.

Für ihre Suche untersuchten die Geowissenschaftler die gesammelten Daten von insgesamt 245 vergangenen Vulkanausbrüchen, 133 effusive und 112 explosive. Darunter zählen berühmte Vulkane wie jener unter dem griechischen Santorin-Archipel oder der Pinatubo auf den Phillippinen. „Was wir dabei gefunden haben, war sehr auffallend“, sagt Popa. So korrelierte die Art eines Ausbruchs tatsächlich in sehr vielen Fällen mit den Eigenschaften der Magmakammer vor dem Ausbruch. So brechen Vulkane bevorzugt explosiv aus, wenn den Anteil des kristallinen Gesteins in der Magmakammer, die Kristallinität, unter 30 Volumenprozent liegt und der Anteil des gelösten Wassers zwischen 4 und 5,5 Gewichtsprozent. Sowohl bei einer höheren Kristallinität als auch bei deutlich niedrigeren und sogar höheren Wasseranteilen in der Magmakammer treten vor allem effusive Ausbrüche auf.

„Das bedeutet, dass wir für die meisten Magma-Eigenschaften möglicherweise vorhersagen können, ob ein Vulkan eher explodiert oder nicht“, sagt Popa. So bietet diese Studie einen vielversprechenden Ansatz, um das Risiko zukünftiger Vulkanausbrüche besser abschätzen zu können. Diese von Popa und Kollegen entdeckte Korrelation könnte nun von weiteren Vulkanologen überprüft werden. Bestätigt sich der Zusammenhang, könnten mit geophysikalischen Methoden wie etwa der Messung von elektromagnetischer Feldern die Eigenschaften von Magmakammern im Untergrund bestimmt werden. Aus diesen Daten ließe sich mit einer hohen Wahrscheinlichkeit auf die Art zukünftiger Ausbrüche schließen. Doch sichere Vorhersagen über den Zeitpunkt eines drohenden Ausbruchs bleiben weiterhin ein bisher unerreichtes Ziel.

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