Magma-Druck lässt Supervulkane ausbrechen

Eine Schweizer Studie hat untersucht, was die riesigen Magmakammern von Supervulkanen explodieren lässt. Die Ergebnisse sind weniger spektakulär als gedacht.

Unterschied in der Dichte zwischen Magma und Gestein: Ausbruch des Ätna auf auf Sizilien. (30. Dezember 2013)

Unterschied in der Dichte zwischen Magma und Gestein: Ausbruch des Ätna auf auf Sizilien. (30. Dezember 2013) Bild: AP Photo/Salvatore Allegra

Feedback

Tragen Sie mit Hinweisen zu diesem Artikel bei oder melden Sie uns Fehler.

Eruptionen von Supervulkanen können verheerende Folgen haben - etwa für das Erdklima. Bisher rätselten Forscher, was die riesigen Magmakammern explodieren lässt. Nun zeigen unter anderem Studien aus der Schweiz: Unterschiede in der Dichte zwischen Magma und umgebendem Gestein genügen.

Zwei internationale Forschergruppen haben diesen Auslöser für die verheerenden Eruptionen entdeckt. Schon der Umstand, dass das flüssige Magma weniger dicht ist als das umgebende feste Gestein, kann dem Magma genug Auftrieb verleihen, um kilometerdickes Krustengestein zu durchschlagen. Das berichten die Wissenschaftler in zwei Artikeln der Fachzeitschrift «Nature Geoscience».

Krater in der Erdkruste

Bei den überaus seltenen Explosionen von Supervulkanen werden - so eine gängige Definition - mindestens 1000 Kubikkilometer Material ausgeworfen. Das sind rund 100 Mal mehr als bei der Eruption des Pinatubo 1991 auf den Philippinen, die zu den schwersten Ausbrüchen des 20. Jahrhunderts zählt.

Statt eines Vulkankegels hinterlassen die Eruptionen einen Krater in der Erdkruste - die ausgeleerte Magmakammer, deren Durchmesser bis zu 100 Kilometer betragen kann. Zu den Überbleibseln solcher Ausbrüche zählen die Yellowstone-Caldera in den USA, der Toba-See in Indonesien und der Taupo-See in Neuseeland. Die letzte Eruption eines Supervulkans liegt Zehntausende Jahre zurück.

Einsatz von Röntgenstrahlung

Forscher wussten, dass Supervulkane nicht allein durch jenen Überdruck ausbrechen, den nachfliessendes Magma aufbaut. Da solche Magmakammern mehrere Kilometer dick und 100 Kilometer breit sein können, kann allein dieser Zufluss nicht genug Druck aufbauen. Daher vermutete man, dass der Überdruck durch Dichteunterschiede zwischen dem weniger dichten Magma und dem dichteren festen Gestein der Umgebung erzeugt wird.

Dies bestätigten Forscher um Carmen Sanchez-Valle von der ETH Zürich. Sie bestimmten die Dichte von Magma in Supervulkanen mit Hilfe von Röntgenstrahlen der European Synchrotron Radiation Facility in Grenoble. Damit untersuchten sie künstlich hergestellte Magmaschmelzen bei unterschiedlichen Druck- und Temperaturbedingungen.

Demnach können Dichteunterschiede zwischen Magma und Umgebungsgestein genug Druck erzeugen, um die Kammer explodieren zu lassen. «Der Effekt ist vergleichbar mit dem Auftrieb eines mit Luft gefüllten Fussball unter Wasser, der durch das schwerere umgebende Wasser nach oben gedrückt wird», sagt Erstautor Wim Malfait laut einer Mitteilung der ETH.

Dichteunterschiede genügt

«Die Ergebnisse zeigen, dass bei einer ausreichenden Grösse der Magmakammer alleine der durch Dichteunterschiede verursachte Überdruck genügt, um die darüber liegende Kruste zu durchbrechen und eine Eruption in Gang zu setzen», erklärt Sanchez-Valle.

Weitere Mechanismen wie tektonische Spannungen könnten zu einer Supereruption beitragen, seien aber nicht erforderlich, betonen die Wissenschaftler. Die Erkenntnisse könnten helfen, «schlafende» Supervulkane besser einzuschätzen, etwa wie schnell ihr Magma die Erdkruste durchdringen und an die Oberfläche gelangen kann.

Forscher um Luca Caricchi von der Universität Genf gelangten ebenfalls zum Ergebnis, dass der Magmaauftrieb in einer riesigen Kammer eine Supereruption auslösen kann. Sie nutzten Computermodelle, Daten bekannter Supervulkane und 1,2 Millionen Simulationen, um dem Geheimnis dieser Explosionen auf die Spur zu kommen. (ajk/sda)

Erstellt: 06.01.2014, 23:19 Uhr

Artikel zum Thema

Der Vulkan

Zum Auftakt seines Jubiläumsjahres bringt das Jazzlabel Intakt das Gesamtwerk von Thelonious Monk an einem einzigen Abend zur Aufführung. Mehr...

Der Ätna speit Feuer und Asche

Der aktivste Vulkan Europas hat eine grosse Aschewolke ausgestossen. Die Bilder des Naturschauspiels sind beeindruckend. Mehr...

Vulkan speit eine neue Insel aus dem Meer

Rund tausend Kilometer südlich von Tokio hat die japanische Küstenwache eine Insel mit einem Durchmesser von rund 200 Metern entdeckt. Das Eiland macht vorerst einen ziemlich unwirtlichen Eindruck. Mehr...

Die Redaktion auf Twitter

Stets informiert und aktuell. Folgen Sie uns auf dem Kurznachrichtendienst.

Abo

Abo Digital Light - 18 CHF im Monat

Unbeschränkter Zugang auf alle Inhalte und Services (ohne ePaper). Flexibel und jederzeit kündbar.
Jetzt abonnieren!

Kommentare

Service

Ihre Spasskarte

Mit Ihrer Carte Blanche von diversen Vergünstigungen profitieren.

Die Welt in Bildern

Kleiner Punk: Ein junger Buntspecht sitzt in Rafz auf einem Baumstamm. (18.Juni 2018)
(Bild: Leserbild: Peter Koch) Mehr...