Vulkanologie: Neues aus Wissenschaft und Forschung

In dieser Kategorie lest ihr über neue Forschungsergebnisse der Geowissenschaftler, die in Studien zur Vulkanologie und Seismologie veröffentlicht wurden.

Dinosaurierfund zeugt vom Aussterben durch Asteroideneinschlag

von

Im US-Amerikanischen Bundesstaat North Dakota wurde ein sensationeller Fossilfund gemacht, der die These des Massensterbens vor 66 Millionen Jahren, durch einem Asteroideneinschlag vor Mexiko belegt. Bei dem Fund handelt es sich um Bein und Haut eines Dinosauriers der Art Thescelosaurus, der in der Grabungsstätte Tanis gemacht wurde. Dort wird seit 2019 nach Fossilien gegraben und es wurden bereits bedeutende Funde gemacht, die die These des großen Artensterbens durch den Chicxulub-Asteroiden unterstützen. Dazu zählen Fossilien von störartigen Fische, in deren Kiemen Glaskügelchen gefunden wurden, die durch Schmelzen von Gesteinen infolge des Asteroideneinschlags stammten. Solche Schmelzkügelchen nennt der Fachmann Mikrotektite. Bei Tektiten handelt es sich im Allgemeinen um Schmelzgestein, dass bei Meteoriteneinschlägen entsteht. Obsidian wäre ein vulkanisches Äquivalent, allerdings kann es sich chemisch von Tektiten unterscheiden.

Tektite und Iridium belegen Asteroideneinschlag vor 66 Millionen Jahren

Das nun präsentierte Fossil des Thescelosaurus, stellt einen Höhepunkt der Grabungen dar. Es ist das erste Dinosaurierfossil, dass genau aus der Zeit des Einschlags stammt und dieser zweifelsfrei zugeordnet werden kann. Die Forscher um den Paläontologen Robert De Palma gehen davon aus, dass der Thescelosaurus direkt durch den Asteroideneinschlag getötet wurde. Dafür sprechen die Gesteinsschichten, in denen das Fossil gefunden wurde: in den Schichten wurden nicht nur die Fische mit den Glasresten in den Kiemen gefunden, sondern auch ungewöhnlich viel Iridium. Das seltene Element der Platiniumgruppe kommt auf der Erde in nur sehr geringen Konzentrationen vor. Sein Anteil ist in Asteroiden/Meteoriten allerdings weitaus höher. Schlägt ein großer Asteroid ein, entsteht eine Sedimentschicht mit erhöhter Iridium-Konzentration, so wie es vor ca. 66 Millionen Jahren der Fall war, als der Asteroid im mexikanischen Yucatan einschlug und den Chicxulub-Krater schuf. Damals entstanden nicht nur gewaltige Druck- und Flutwellen, sondern es wurden Unmengen an Staub und Aerosolen in die Atmosphäre eingetragen, die sich weltweit verteilten. Einige größere Bruchstücke regneten im großen Umkreis nieder und sind bis in den Weltraum aufgestiegen. Einige der Bruchstücke wurden im 3000 km entfernten Tanis gefunden. Vielleicht erschlug sogar ein Gesteinsbruchstück den kleinen Dinosaurier, dessen fossilisiertes Bein nun soviel Aufregung in der Fachwelt verursacht.

Dinosaurier Thescelosaurus hatte Vogelfüße

Thescelosaurus war ein vogelähnlicher Saurier, der zwar nicht gefiedert war, aber Beine und Füße hatte, die sich am Besten mit dem Vogel Straus vergleichen lassen. Die Forscher gehen davon aus, dass der Saurier nicht an den Spätfolgen des Impakts starb, sondern unmittelbar, zu Beginn der Katastrophe. Die meisten Dinosaurier dürften hingegen einen langsamen und qualvollen Tod erlitten haben, denn sie Verhungerten infolge des globalen Winters, der die Erde mehrere Jahrtausende im Griff gehabt haben dürfte. Das Ereignis leitete nicht nur das Sterben der Saurier ein, sondern einen Großteil allen Lebens auf der Erde. Der Einschlag markiert das Ende der Kreidezeit, und eine Zeitenwende, die den Aufstieg der Säugetiere mit sich brachte.

Grabungsstätte Tanis wurde von Duckwelle erfasst

In Tanis fand man sogar eine gepfählte Schildkröte, ein Zeugnis dafür, dass selbst in 3000 km Entfernung zum Einschlagsort noch Äste wie Speere durch die Luft zischten. Interessanterweise zählen Schildkröten zu den wenigen Überlebenden der Katastrophe.

Die Details der Forschungen gelangten mal nicht über eine Forschungsarbeit ans Licht der Öffentlichkeit, sondern über eine Fernseh-Dokumentation der BBC, die von Altmeister David Attenborough präsentiert wurde.

Yellowstone: Neues Bildgebungsverfahren enthüllt Wasserkreislauf

von

Eine neue Studie kommt dem Geheimnis des Hydrothermalsystems der Yellowstone-Caldera auf die Spur. Es wurde geklärt, wie der unterschiedliche Chemismus der heißen Quellen in West- und Ost Yellowstone zustande kommt.

Zusammenfassung

  • Das neue SkyTEM Datenerfassungssystem wurde am Yellowstone eingesetzt
  • Vom Hubschrauber aus konnten große Areal der Caldera untersucht werden
  • Mit geoelektrischen- und geomagnetischen Daten wurde ein Bild des Untergrunds erstellt
  • Hydrothermales Tiefenwasser steigt senkrecht entlang von Klüften auf
  • Erst unter einer oberflächennahen Deckschicht verteilt es sich seitwärts und mischt sich mit Grundwasser

Die Yellowstone-Caldera in den USA ist ein beliebtes Forschungsobjekt der Geowissenschaftler, da der riesige Vulkan das Potenzial hat, besonders starke Eruptionen zu erzeugen, die katastrophale globale Auswirkungen haben könnten. Allerdings sind diese sogenannten Supervulkanausbrüche extrem selten und kein moderner Mensch hat je einen dieser Ausbrüche erlebt. Dementsprechend gibt es keine historischen Überlieferungen dieser Ereignisse. Alles was wir über Supervulkane wissen ist akademischer Natur, wobei der Begriff „Supervulkan“ eine mediale Wortschöpfung ist. Vulkane, die die stärksten Eruptionen der Welt verursachen können, haben 2 Sachen gemeinsam: es handelt sich um große Calderavulkane und sie verfügen über ein ausgeprägtes Hydrothermalsystem. Befindet sich ein aktiver Magmenkörper unter der Caldera, dann manifestieren sich an der Erdoberfläche mehr, oder weniger ausgeprägte postvulkanische Erscheinungen in Form von Fumarolen, heißen Quellen und Geysiren. Im Falle des Yellowstone-Vulkans sind diese postvulkanischen Erscheinungen besonders intensiv, ja, man spricht sogar von der weltgrößten Ansammlung solcher Phänomene. Damit diese entstehen braucht es zum einen Grundwasser und zum anderen Erdwärme, die von einem Magmenkörper ausgeht. Bisher wusste man nicht genau, wie die unterirdischen Wasserströme im Gebiet des Yellowstone-Vulkans verlaufen, und was davon phreatisches Grundwasser ist, und welche Anteile hydrothermale Tiefenwässer sind, die in Form von magmatischen Fluiden aus dem Bereich des Magmenkörpers aufsteigen. Dieser Frage ging nun ein Forscherteam vom Virginia Tech, dem U.S. Geological Survey und der Universität Aarhus in Dänemark nach.

SkyTEM sammelt geoelektrische Daten des Untergrunds im Yellowstone

Das skyTEM hängt unter einem Heli. © Skytem

Die Geowissenschaftler entwickelten ein Bildgebungsverfahren, dass mithilfe geophysikalischer Daten des Untergrunds die Aufstiegswege des Wassers im Boden sichtbar machen kann. Die Daten wurden vom Hubschrauber aus erhoben, indem geoelektrische- und geomagnetischen Messungen durchgeführt wurden. Dazu wurde ein spezielles Gerät eingesetzt, dass den Namen „SkyTEM“ trägt. Dabei handelt es sich um eine Drahtschleife, die unter dem Hubschrauber hergezogen wird und elektrische Impulse in den Boden aussendet. So lässt sich großflächig die elektrische Leitfähigkeit des Untergrunds kartieren und ebenfalls geomagnetische Daten sammeln.

„Einer der einzigartigen Aspekte dieses Datensatzes ist die umfassende Abdeckung dieses riesigen Systems“, erklärt Prof. Steve Holbrook von der Virginia Tech. „Wir waren in der Lage, nicht nur tief unter die hydrothermalen Erscheinungen zu blicken, sondern auch zu sehen, wie benachbarte Erscheinungen im Untergrund über große Entfernungen miteinander verbunden sind. Das war bisher noch nie möglich,“ ergänzt der Studienleiter weiter.

Da verschiedene Bodenschichten unterschiedliche geophysikalische Eigenschaften haben, die auch stark vom Wassergehalt abhängen, lässt sich mit den SkyTEM-Daten besonders gut ein PC-Bild des Untergrunds rendern. Dabei lassen sich auch Grundwasser und thermische Fluide unterscheiden, da letztere große Mengen an gelösten Feststoffen enthalten. Sie verringern den spezifischen Widerstand von porösen Vulkangestein und lassen sich anhand ihrer Widerstandssignaturen von den Grundwasserreservoirs unterscheiden.

Geotherme Tiefenwässer steigen senkrecht auf

Ausschnitt der neuen Bodenkarte. W. Steven Holbrook / Virginia Tech

Die Geowissenschaftler entdeckten, dass das meiste Wasser des Hydrothermalsystems aus einer Quelle stammt. Es steigt aus großer Tiefe senkrecht auf und benutzt dabei Rissen in Störungszonen als Aufstiegsweg. Das hydrothermale Tiefenwasser verteilt sich erst horizontal, nachdem es auf eine Deckschicht aus Ton und alten Lavaströmen stößt. Erst bei dieser horizontalen Migration im Boden ändert es seinen Chemismus, indem es mit Mineralien des Bodens reagiert und sich mit dem Grundwasser mischt. Dadurch kommen die unterschiedlichen Chemismen des Wassers im Osten und Westen des Yellowstones zustande.

Die Forscher denken darüber nach, ihr neues System auch an anderen Caldera-Vulkanen mit komplexen Hydrothermalsystem einzusetzen. Vielleicht hilft es ja, dem Bradyseismos der Campi Flegrei auf die Spur zu kommen. (Quelle: nature.com)

Vulkanausbrüche während der Eiszeit waren stärker

von

Es gibt Anzeichen dafür, dass die eiszeitlichen Vulkanausbrüche häufiger und stärker waren, als wir sie heute erleben. Dass geht aus einer neuen Studie hervor, die von Forschern der dänischen Universität Kopenhagen durchgeführt wurde.

Inhalt

  • Studie der Uni Kopenhagen kommt eiszeitlichen Vulkanausbrüchen auf die Spur
  • Untersucht wurden Eisbohrkerne von Grönland und der Antarktis
  • Während der Eiszeit lagerte sich deutlich mehr Schwefeldioxid und Tephra im Eis ab
  • Es kam weitaus häufiger zu starken Eruptionen als zu historischen Zeiten

Schon oft stand ich auf Stromboli und überlegte, wie er bei den vergleichsweisen schwachen Eruptionen, die ich selbst bislang dort erlebte, so groß werden konnte. Dieser Gedanke trifft auch auf andere Vulkane zu, was bereits rege Diskussionen unter den Vulkanauten auslöste. Wir kamen zu dem Schluss, dass es Phasen erhöhter Aktivität gegeben haben muss, denn die Größe vieler junger Vulkane lässt sich nicht mit den Eruptionen der vergangenen Jahrtausende erklären. Einen Beweis dafür, lieferte nun die eingangs erwähnte Studie.

Studie der Uni Kopenhagen identifiziert 1113 Vulkanausbrüche anhand von Eiskernen

Die Studie stützt sich auf Erkenntnisse, die ein internationales Forscherteam aus den Untersuchungen von Eisbohrkernen der Antarktis und von Grönland erhielten. In den kilometermächtigen Eisschichten sind Informationen von mehreren Hunderttausend Jahren gespeichert. Daher werden sie auch oft als Klimaarchiv der Erde bezeichnet. In den Eisschichten lagerten sich aber nicht nur klimarelevante Gase und Partikel ab, sondern auch solche, die von großen Vulkanausbrüchen stammten. Hierbei handelt es sich überwiegend um Schwefeldioxid-Partikel und Tephra. Beides hat natürlich auch Auswirkungen auf das Klima, wenn es sich in der Atmosphäre befindet. In der Studie wurden Eisschichten untersucht, die ein Alter zwischen 12.000 und 60.000 Jahre haben, indem man mit einem Hohlbohrer tiefe Löcher bohrte und Eiskerne zog. Dabei identifizierten die Forscher in Eisproben aus Grönland 1.113 Eruptionen, im antarktischen Eis gab es Spuren von 740 großen Vulkanausbrüchen. Eine 2-6fach gesteigerte Häufung großer Eruptionen ist aus der Zeit der Eisschmelze bekannt, als sich aufgrund des isostatischen Ausgleichs (infolge des Masseverlustes an Eis) die Landmassen massiv anhoben. In den 48.000 Jahren zuvor, lagerten sich im Eis ebenfalls deutlich mehr Aerosole vulkansicher Gase und Aschepartikel ab, als es in den letzten 2000 Jahren der Fall war. Sie zeigen, dass es während der Eiszeit deutlich mehr starke Vulkanausbrüche gab, als aus den letzten 2 Jahrtausenden bekannt sind.

Eiszeitliche Vulkanausbrüche waren z.T. stärker als die Tambora-Eruption 1815

Die Forscher entdeckten Hinweise auf Dutzende Eruptionen, die größer waren, als die Eruption des Tambora im Jahr 1815. Dieser gilt als der größte Vulkanausbruch in historischen Zeiten und löste das „Jahr ohne Sommer“ aus, indem die Aerosole in der Atmosphäre zu einem weltweiten Temperatursturz führten. So kam es 1816 zu weltweiten Hungersnöten. Insgesamt sollen mindesten 80.000 Menschen infolge der Eruption gestorben sein. Die Studie ermittelte, dass 69 Eruptionen während der Eiszeit größer gewesen sein sollen, als der Ausbruch von Tambora. Allerdings darf man nicht vergessen, dass es dann statistisch gesehen etwa alle 750 Jahre zu einer wirklich großen Eruption kam. Bisherige Statistiken gingen davon aus, dass sich Eruption vom Tambora-Typ (VEI 7) in Zeitabständen größer 1000 Jahre ereignen. Warum es während der Eiszeit scheinbar zu einer Häufung starker Ausbrüche kam, beantwortet die Studie allerdings nicht. Es stellt sich auch die Frage, ob der historische Zeitraum groß genug ist, um statistisch relevant zu sein. Zudem bleibt es unklar, ob es einen Zusammenhang zwischen Eiszeiten und Vulkanausbrüchen gibt, oder ob es auch vor den Eiszeiten häufiger zu großen Eruptionen kam, als es heute der Fall zu sein scheint. Die größte Eruption des Pleistozäns -der Ausbruch des Toba Vulkans– wurde von der Studie nicht erfasst. Er manifestierte sich vor gut 72.000 Jahren und steht im Verdacht, die Tausend kältesten Jahre der Würm-Eiszeit ausgelöst zu haben.

Tatsächlich ist mir beim Schreiben der Vulkansteckbriefe auf Vnet bereits öfters aufgefallen, dass es in einigen Vulkanregionen zu Phasen erhöhter Aktivität kam. Ein Beispiel liefern die Riftvulkane in Kenia. Sie wahren im 18. und 19 Jahrhundert besonders aktiv und sind seit gut 150 Jahren ungewöhnlich ruhig. Die geodynamischen Prozesse des Erdinneren scheinen nicht ganz so gleichmäßig abzulaufen, wie wir es uns gerne vorstellen. (Quelle: EGU)

Japan: Wobbeln verursacht starke Erdbeben

von
  • Die Schäden nach dem Erdbeben am 16. März sind größer als angenommen
  • Eine Studie kommt den Starkbeben Japans auf die Spur

Zwei Tage nach dem starken Erdbeben der Magnitude 7,3, dass sich vor der Küste der japanischen Insel Honshu ereignete, wurde klar, dass die Schäden größer waren, als zunächst angenommen. Mindestens 4 Menschen starben, mehr als Hundert Personen wurden verletzt. Es kam zu Stromausfällen und zu Störungen an der Atomruine von Fukushima. Zudem entgleiste ein Hochgeschwindigkeitszug, die Passagiere blieben unverletzt.

Forschungsarbeit kommt den Starkbeben auf die Spur

Eine Forschungsarbeit aus dem Jahr 2020 kam einer möglichen Ursache von Starkbeben in Japan auf die Spur. Die Arbeit bezieht sich auf das Starkbeben vom 11. März 2011, das zur Havarie des Atomkraftwerks von Fukushima führte. Es hatte die Magnitude 9,1 und setzte damit fast Tausendmal soviel Energie frei, wie das aktuelle Erdbeben der Magnitude 7,3. Damals starben mehr als 15.500 Menschen. Der Hauptautor der Studie, Jonathan Bedford, vom Deutschen Geo-Forschungs-Zentrum Potsdam, untersuchte die GPS-Daten des umfangreichen japanischen Netzwerkes. Dabei fand er heraus, dass sich die Erdkruste Japans in den Monaten vor dem Beben erst von Osten nach Westen und dann wieder nach Osten verschoben hat. Diese Bewegung Japans bezeichnet er als „Wobbeln“. Dieses Wobbeln, bzw. Wackeln entsteht durch die Subduktion Ozeanischer Kruste unter Kontinentaler Kruste. Die abtauchende Platte verhakt sich am Gestein der darüberliegenden Platte. Wenn sich die Verhakungen lösen, entsteht ein Erdbeben. Im Falle Japans sind 4 Platten beteiligt, von denen 2 Platten unter Japan subduziert werden. Diese Subduktion erfolgt mit verschiedenen Geschwindigkeiten und ist aufgrund der Verhakungen nicht gleichmäßig. Dadurch wird Japan mal in die eine Richtung verschoben, mal in die Andere. Die resultierenden Spannungen sind enorm, so dass es zu Starkbeben kommen kann.

Hier eine Animation der Bewegungsvektoren. © japantimes.co.jp/GFZ/Jonathan Bedford

Das internationale Forscherteam beobachtete eine gegenläufige Verschiebung Japans. Die genaue Analyse der Daten ergab, dass sich die Erdkruste einige Monate lang, zwischen 4 und 8 Millimeter nach Osten bewegte, dann nach Westen und wieder nach Osten. Es kam aber nicht nur zu einer gegenläufigen horizontalen Verschiebung, sondern auch zum Absenken und Anheben der Erdkruste. Die Rate belief sich auf 0,1 mm/Tag. Diese Bewegungen unterschieden sich deutlich von den gleichmäßigen Verschiebungen, die die Kontinentalplatten der Erde ständig vornehmen. Wiederholt sich dieses Bewegungsmuster künftig, könnte es ein Indiz sein, dass sich ein neues Starkbeben anbahnt.

Die Wissenschaftler der Studie gehen davon aus, dass es an anderen Plattengrenze solche wobbelnden Bewegungsmuster nicht gibt. Falls doch, dann sind sie mangels eines entsprechend gut ausgebauten GPS-Netzes nicht zu erfassen. (Quelle: scienceunavco.org/Linda Rowan/Jonathan Bedford u.w.)

Yellowstone: Bodenhebung im Vergleich zu anderen Calderen

von

Bei Caldera-Vulkanen handelt es sich um die größten irdischen Vulkanstrukturen, die nur von den Flutbasaltprovinzen übertroffen werden. Calderavulkane sind in der Lage, sogenannte Supervulkaneruptionen zu erzeugen, die sich global auswirken können. Daher steht ihre Erforschung im Fokus vieler Geowissenschaftler. Jüngst verglich das USGS die Bodendeformationen verschiedener Calderasysteme mit dem Yellowstone-Vulkan.

Zusammenfassung

  • Bodendeformationen der Yellowstone-Caldera werden seit 1923 gemessen
  • Die jährliche Deformationsrate von Long-Valley-Caldera und Yellowstone-Caldera sind fast identisch
  • Die Bodendeformation der Campi Flegrei ist 12 Mal so groß
  • Vor der letzten Eruption in der CF gab es dramatische Bodenhebungen

Yellowstone-Caldera und ihr Hydrothermalsystem

Der Yellowstone-Nationalpark beherbergt nicht nur ein fantastisches Naturreservat, sondern eine Caldera mit Tausenden postvulkanische Manifestationen. Dabei handelt es sich um verschiedene Arten von heißen Quellen, Geysiren, Schlammtöpfen und Fumarolen. Sie verdanken ihre Existenz dem vulkanischen Hydrothermalsystem, dass durch einen heißen Magmenkörper unter dem Vulkan mit Energie versorgt wird. Vom Magmenkörper ausgehend, steigen Magmatische Fluide auf, die im Untergrund der Caldera zirkulieren und sich mit Grundwasser vermischen. Die Menge des Grundwassers schwankt und ist u.a. von Niederschlägen abhängig, aber auch von Grundwasserströmen, die überregionalen Einflüssen unterliegen. So ist das Hydrothermalsystem eines Calderavulkans äußerst dynamisch und kann die unterschiedlichsten Prozesse steuern: neue Quellen und Geysire entstehen, oder alte postvulkanische Manifestationen vergehen. Gas- und Bodentemperaturen sind einer großen Variabilität unterzogen und es kann zu Phasen mit Bodendeformationen kommen. Je nach der Aktivität des Hydrothermalsystems hebt und senkt sich der Boden der Caldera, wobei es nicht einfach ist, zu unterscheiden, ob die Bodendeformationen ausschließlich durch Änderungen im Hydrothermalsystem zustande kommen, oder ob es Magmenaufstieg gibt. Dieser wirkt sich auch direkt auf das Hydrothermalsystem aus und sorgt dort für erhöhte Aktivität, lange bevor es zu einem Vulkanausbruch kommt, wenn es denn überhaupt dazu kommt.

Heute detektiert man die Höhenänderungen des Bodens mittels Satelliten und verwendet INSAR-Systeme und GPS Messungen. Früher mussten Höhenänderungen des Bodens aufwendig vermessen (nivelliert) werden. Dazu wurde ein Nivelliertrupp losgeschickt, so wie wir sie von Landvermessungen her kennen. Zum ersten Mal geschah das in der Yellowstone-Caldera im Jahr 1923.

Bodendeformationen der Yellowstone Caldera

Seitdem hat sich das Zentrum der Caldera um gut 90 Zentimeter angehoben. Dabei stellt man fest, dass es durchaus zu periodischen Hebungs- und Senkungsphasen kam, wobei sich eine jährliche Höhendifferenz von gut 14 mm pro Jahr ergab.

Das USGS stellte jüngst einen interessanten Vergleich von Bodendeformationen verschiedener Calderavulkane auf und verglich die Bodendeformationen am Yellowstone-Vulkan mit denen der Long-Valley-Caldera, die ebenfalls in den USA liegt. Hier wurde erstmals in den 1970iger Jahren eine Bodenhebung dokumentiert. In den 47 Jahren zwischen 1975 und 2022 betrug die maximale Hebung der Long-Valley-Caldera insgesamt 66 cm und lag damit auf ähnlichem Niveau wie die Hebung des Bodens der Yellowstone-Caldera.

Die Graphen der Bodenverformung von Yellowstone und Long Island verlaufen im Vergleich zur blauen Kurve der Campi Flegrei geradezu flach. © USGS/INGV

Dramatische Bodenhebung in der Campi Flegrei

Ein weiterer Vergleich der beiden US-amerikanischen Vulkane mit dem großen italienischen Calderavulkan Campi Flegrei enthüllt erstaunliches: dort hebt und senkt sich der Boden mit deutlich schnelleren Raten. Aktuell liegen sie bei 13 mm pro Monat. Die jährliche Hebungsrate ist also 12 Mal so groß, wie in den beiden anderen Calderen. Wissenschaftliche Untersuchung und historische Aufzeichnungen ergaben, dass sich der Boden im Bereich der Caldera um bis zu 7 m hob uns senkte.

Im Gegensatz zu den beiden amerikanischen Calderavulkanen, kam es in der Campi Flegrei zu historischen Zeiten bereits zu einer Eruption. Sie ereignetes ich im Jahr 1538 und ließ den Schlackenkegel Monte Nuovo entstehen. Im Vorfeld des moderaten Vulkanausbruchs kam es zu massivsten Bodenhebungen, bei denen die Küste soweit angehoben wurde, dass sich die Küstenlinie um 370 Meter seewärts verschob. Dabei ging die Bodenhebung so schnell vonstatten, das Fische in Tümpeln gefangen wurden, die sich auf dem neuen Küstenstreifen bildeten.

Schlussfolgerungen für Supervulkaneruptionen

Diese historischen Beobachtungen lassen die Wissenschaftler vermuten, dass es vor einer Supervulkan-Eruption eines Calderavulkans wohlmöglich zu weitaus stärkeren Bodendeformationen kommen könnte, als jene, die sich 1538 im Golf von Pozzuoli zutrugen. Was sich tatsächlich ereignen wird, ist aber ungewiss. Gewiss ist nur, dass es irgendwann zu einem weiteren Ausbruch eines der großen Calderasysteme kommen wird. Solche Eruptionen haben das Potenzial sich global auszuwirken und das Klima zu beeinflussen. (Quelle: USGS)

Campi Flegrei: Neues Modell zu aktuellen Vorgängen

von

Staat: Italien | Koordinaten: 40.826, 14.138 | Eruption: Fumarolisch

Der süditalienische Caldera-Vulkan Campi Flegrei steht häufig in den News, da sich der Boden seit einigen Jahren hebt, was viele schwache Erdbeben verursacht. Es besteht die Sorge, dass sich der Vulkan auf eine Eruption vorbereiten könnte. Daher wird die Aktivität des Vulkans genaustens beobachtet. Geowissenschaftler der verschiedensten Disziplinen forschen am Vulkan und fühlen ihm den Puls.

Aktueller Status der Campi Flegrei

Alleine in der Woche vom 28. Februar bis zum 6. März 2022, wurden von den Sensoren des INGVs 33 schwache Erdbeben registriert. Die stärkste Magnitude lag im Bereich um M 0.9. Die Bodenhebung belief sich auf 13 mm im Monat. Ein deutlicher Anstieg gegenüber der Hebungsperiode bis zum November 2021. Seit 2011 hob sich der Boden stellenweise um bis zu 86,5 cm Darüber hinaus gab es konstante Dampfemissionen. Die Gastemperatur an der Pisciarelli-Fumarole belief sich auf 95 Grad Celsius.

Sichtbare Auswirkungen der Bodenhebung

In den letzten Wochen wurden die Veränderungen am Vulkan immer stärker sichtbar und beschränkten sich nicht nur auf die Messwerte der Vulkanologen. Am ausgeprägtesten sind die Veränderungen im Bereich des Hafens von Pozzuoli, wo Teile des Hafenbeckens nun bei Ebbe auf dem Trockenen liegen. Außerdem kommt es gelegentlich zu stärkeren Erschütterungen, die von den Anwohnern gespürt werden. All diese Symptome beunruhigen die Anwohner der Caldera immer mehr.

Neue Forschungen zur Campi Flegrei

Die bislang jüngste Studie zum Vulkan, die unter Schirmherrschaft des INGVs im Rahmen des Projekts LOVE-CF durchgeführt wurde, kombinierte eine Reihe von Beobachtungen aus den Bereichen der Petrologie und Geochemie und erstellte damit numerische Simulationen zur Vulkandynamik. Die Studie kam zu dem Schluss, dass neues Tiefenmagma in ein flach liegendes Reservoire aufgestiegen ist. Es befindet sich in 8 km Tiefe, unter einer Deckschicht aus kristallinem Gestein. Dieses Gestein wurde geschwächt und es entstanden Risse, bei deren Bildung nicht nur Erdbeben ausgelöst wurden, sondern auch Gas aufsteigen konnte. Es kam zur Bodenhebung und zur Aufheizung des Hydrothermalsystems, was wiederum Erdbeben und Gasemissionen verursachte. (Quelle: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021JB023773)

Santorin: Neue Forschungen zur Minoischen Eruption

von

Die Minoische Eruption stellte eine der größten Naturkatstrophen der Bronzezeit dar: die verheerende Eruption des Vulkans Thera auf Santorin machte nicht nur die Insel temporär unbewohnbar, sondern könnte vor 3500 Jahren sogar den Untergang der Minoischen Kultur eingeleitet haben: die Eruption löste Tsunamis aus, die gegen die Küsten der umliegenden Inseln brandeten und große Zerstörungen anrichteten. Die Wellen erreichten auf Kreta eine Höhe von bis zu 9 Metern. Die Vulkanasche verteilte sich im gesamten Mittelmeerraum und stellt einen wichtigen Zeitmarker dar, der zur Einordnung ägyptischer Dynastien verwendet wurde. Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass die Katastrophe noch größer war als bislang angenommen.

In einer interdisziplinären Grabungskampagne wurde nun nachgewiesen, dass die Tsunamis nicht nur die Küsten der umliegenden Inseln der Ägäis verwüsteten, sondern sogar die türkische Küste erreichten: bei Grabungen in Çeşme-Bağlararası entdeckte das internationale Team aus Geologen, Archäologen und anderen Forschern, nicht nur einen Schutt-Horizont der von Tsunamis verursacht wurde, sondern auch sterbliche Überreste.

Erste Todesopfer der Minoischen-Katastrophe entdeckt

Bei den Überresten handelt es sich um die Skelette von einem Mann und einem Hund. Sie wurden in den bronzezeitlichen Erdschichten der einstigen Hafenstadt entdeckt. Die Trümmerschichten zeugen von den 4 Tsunamis, die Teile der Siedlung überfluteten und eine Spur der Verwüstung hinterließen.

Die Ablagerungen eines Tsunamis unterscheiden sich von Sedimenten anderer Katastrophen durch ihre Fließtextur. Dabei besteht ein sogenannter Tsunamit überwiegend aus Brekzien mit eingelagerten Resten mariner Lebewesen wie Korallen und Muscheln. Die oft mehrere Meter mächtigen Tsunamite sind gegenüber anderen Sedimentschichten scharf abgegrenzt. Die nun entdeckten sterblichen Überreste in Çeşme-Bağlararası sind die ersten Zeugnisse dieser Art, die man im Tsunamit der Minoischen Eruption entdeckt hat. Zudem bestätigte eine Radiocarbon-Datierung das Alter der Gebeine auf ca. 3500 Jahre. Der Leiter der aktuellen Grabungen, Vasif Sahoglu von der Universität Ankara, erklärte: „Die Eruption des Thera in der späten Bronzezeit war eine der größten Naturkatastrophen in der Geschichte der Menschheit. Trotz der Stärke dieses Ereignisses wurden aber bisher noch nie Überreste von menschlichen Opfern dieser Katastrophe identifiziert, nicht einmal im besonders stark betroffenen Gebiet um Aktrotiri“. Die Wissenschaft geht davon aus, dass die Menschen rechtzeitig vor der Katastrophe flohen (z.B. weil sie von Erdbeben gewarnt wurden), oder dass die meisten Opfer in Vulkannähe, von den Pyroklastischen Strömen komplett verbrannt wurden. Davon unterscheidet sich die Thera-Eruption von jener in Pompeji: dort fand man zahlreiche Skelette. Der aktuelle Fund zeigt, dass sich offenbar doch nicht alle Menschen im weiteren Umfeld der Katastrophe in Sicherheit bringen konnten.

Nach der Katastrophe blieb das Gebiet für mindestens 100 Jahre unbewohnt, doch bevor die Menschen endgültig flüchteten, kamen einige zurück und suchten nach Wertgegenständen. Wahrscheinlich bargen sie auch die meisten Todesopfer. Davon zeugen Gruben im Tsunamit, die nachträglich von anderen Sedimenten aufgefüllt wurden. Dass Hund und Mann unentdeckt blieben, lag wahrscheinlich daran, dass sie von einer einstürzenden Mauer erschlagen wurden und mitten in den Trümmern lagen. Zudem wurden sie in 1 m Tiefe entdeckt; zu tief für die damaligen Notgrabungen.

(Quelle: PNAS,  doi: 10.1073/pnas.2114213118,  unter Lizenz der CC)

Campi Flegrei: Erdbeben und Regen

von

Kaum ein anderer Vulkan der Welt wird so gut Beobachtet wie die Caldera Campi Flegrei (Phlegräischen Felder) bei Pozzuoli im Großraum Neapel. Der Calderavulkan steht im Verdacht ein „Supervulkan“ zu sein, der in der Lage ist explosive Eruptionen mit einem VEI 7 zu erzeugen. Dabei ist der Kessel des Vulkans besiedelt: Die Stadt Pozzuoli befindet sich praktisch im Vulkan und die Metropole Neapel grenzt direkt an dem unheimlichen Feuerberg. Dem nicht genug: der Untergrund der Caldera hebt und senkt sich in einem langperiodischen Mustern. Momentan befindet er sich in einer Hebungsphase: der Boden hat sich Stellenweise um bis zu 82 cm angehoben. Die Hebung findet seit 2011 statt. Bradyseismos nennt sich das Phänomen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass magmatische Fluide, in diesem Fall hydrothermales Tiefenwasser in flache Erdschichten eindringen und diese anheben. Umstritten ist, ob nicht zumindest ein Teil der Hebung auf Magma zurückgeht, dass sich unter einer stabilen Gesteinsschicht sammelt.

Erdbeben in der Campi Flegrei werden teilweise durch Regenwasser verursacht

Die Bodenbewegungen gehen oft mit Schwarmbeben einher, wobei schon früh vermutet wurde, dass zumindest ein Teil der Beben auf eine Interaktion von Regenwasser mit dem Hydrothermalwasser zurückzuführen sind. Dieser Sachverhalt wurde bereits von der Intuition des Abtes Giovanni Maria della Torre (1710-1782) erkannt und als Hypothese aufgestellt. Der König von Neapel, Ferdinand II. von Bourbon, gründete 1841 das Vesuv-Observatorium als meteorologisches Observatorium, um den Zusammenhang zwischen meteorologischen und vulkanischen Phänomenen zu untersuchen. Doch erst heute gelang es einer Studie den Einfluss des Regens auf die Bebentätigkeit der Campi Flegrei statistisch zu beweisen.

Die Studie der neapolitanischen Universität Federico II wurde unter Federführung von Nicola Scafetta und Adriano Mazzarella durchgeführt und bereits im Januar in der Zeitschrift „Water“ veröffentlicht.

Die Forschenden verglichen den Erdbeben-Katalog der seismischen Ereignisse der Jahre 2008 bis 2020 mit einem statistischen Modell, das aus den täglichen Niederschlagsmessungen des Meteorologischen Observatoriums der Universität Neapel abgeleitet wurde. Das so entstandene Modell zeigt, dass es besonders häufig zu Schwarmbeben kam, nachdem es ausgiebig geregnet hate. Das Regenwasser braucht bis zu 14 Tage um bis in einer Tiefe von 2500 m vorzudringen und dort mit dem über 100 Grad heißem Tiefenwasser des Hydrothermalsystems zu interagieren. Es werden Mikroexplosionen generiert, die die Beben verursachen. Es können Erschütterungen bis zu einer Magnitude von 3 entstehen. Aber nicht alle Erdbeben in der Campi Flegrei sind auf diesem Mechanismus zurückzuführen. So bleibt noch Raum für Spekulationen und weiteren Forschungsarbeiten.

Herculaneum: Grabungsstätte wird zum Freiluftlabor

von

Bereits im September berichtete ich über den Fund eines Skelettes in Herculaneum. Nun wurde das Opfer des Vesuvausbruches offiziell der Presse vorgestellt. Während der Präsentation wurde mit der Schlussphase der Bergung des Skelettes begonnen. Dabei werden alle Methoden der modernen Grabungstechnik angewendet. Eine Weltpremiere ist dabei das multidisziplinäre Arbeiten vor Ort, so dass die Grabungsstätte zu einem Freiluftlabor wird.

Bei dem Skelett handelt sich um die Überreste eines Mannes, der zwischen 40 und 45 Jahre alt war. Die Knochen sind stark geschwärzt und weisen zahlreiche Frakturen auf. Seine Füße wurden abgetrennt. Der Mann wurde Opfer des Vesuv-Ausbruches im Jahre 79 und geriet in einen Pyroklastischen Strom. Die mehrere Hundert Grad heiße Glutwolke verdampfte sein Gewebe sofort und senkte auch die Knochen an, woher die Schwarzfärbung rührt. Der Mann befand sich auf der Flucht vor dem Vulkanausbruch und hatte fast die rettende Küste erreicht, als er von dem Pyroklastischen Strom erfasst wurde. Wahrscheinlich starb der Mann nicht am Fundort an der Küstenpromenade des alten Herculaneums, sondern befand sich noch etwas weiter von der Küste entfernt und wurde vom Pyroklastischen Strom mitgerissen und an seinem Fundort abgelagert. Vermutlich hoffte der Mann auf Rettung, indem er mit einem Boot in den Golf von Neapel fahren wollte.

Der aktuelle Fund wurde am 1. Dezember vorgestellt. Der Mann erhielt den Namen „der letzte Flüchtende“. Bei ihm wurde eine Umhängetasche gefunden, in der sich eine Holzschatulle befand. Es gibt auch hinweise auf Metallgegenstände und sogar Goldspuren sollen entdeckt worden sein.

Der Fund wurde in der Nähe der Bootshäuser gemacht, in denen bereits in den 1980iger Jahren gegraben wurde. Damals entdeckte man 330 Skelette in den Bootsschuppen. Die Menschen suchten dort vergeblich Schutz vor der Eruption.

Die aktuelle Grabungskampagne soll über 2 Jahre gehen. Die Fundstücke sollen im Jahr 2024 der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden. Ziel ist es, den gesamten Küstenabschnitt freizulegen und die Bootsschuppen mit der Papyrus-Villa zu verbinden. Auf der 1400 Quadratmeter großen Grabungsfläche wird mit den modernsten Methoden gegraben. Mit Pumpen wird das Areal trockengelegt.

Das Skelett des Flüchtenden ist das erste, das mit den heutigen „revolutionären“ wissenschaftlichen Methoden außerhalb der Bootsschuppen untersucht wurde, teilte der archäologische Park von Herculaneum in einer Erklärung mit.

Francesco Sirano, der Direktor des archäologischen Parks sagte: „Dies ist eine moderne Ausgrabung und ein multidisziplinäres Freiluftlabor,  in dem jede Arbeitsphase systematisch dokumentiert wird“.

Das Skelett und die Erdmasse darunter werden nun in ein Labor gebracht, wo die Konservatoren ihre Analysen fortsetzen werden. Ob wir dann später das Originalskelett an seinem Fundort sehen werden, oder eine Kopie wurde noch nicht mitgeteilt.