Bodenhebung

Island: Beschleunigung der Bodenhebung am 4. April

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Beschleunigte Bodenhebung bei Svartsengi – Anhaltende Bodendeformationen in Grindavik

Nach der Eruption ist vor der Eruption, das gilt dieser Tage insbesondere auf Island. Die neusten GPS-Messungen zeigen eine beschleunigte Bodenhebung im Vergleich zu der Hebegeschwindigkeit vor der Intrusion/Eruption am 1. April. Noch ist es für eine genaue Bewertung der Lage etwas früh, doch die Daten deuten eine Heberrate wie zu Anfang der Eruptionsserie im letzten Frühjahr an. Sie ist vielleicht nicht ganz so hoch wie Ende 2023 nach der ersten großen Intrusion, könnte dem aber schon nahekommen. Damals stieg das Magma mit einer Rate von 8–9 Kubikmetern pro Sekunde in das Speicherreservoir in 4–5 Kilometern Tiefe auf, das sich unter Svartsengi gebildet hat. Vor der jüngsten Eruption lag diese Rate bei ca. 2,5 Kubikmetern pro Sekunde. Aufgrund des Rückgangs hatten die isländischen Wissenschaftler gemeint, der nächste Ausbruch wäre vermutlich einer der letzten in der Sundhnúkur-Kraterreihe. Doch das scheint sich nicht zu bewahrheiten. Die jüngste Intrusion mit Riftbildung war ein besonderes Ereignis, das im Untergrund einige Veränderungen hervorrief, oder es wurde nicht nur vom Magma aus dem flachen Reservoir initiiert, sondern durch einen deutlich stärkeren Magmenschub aus dem Hauptreservoir in mehr als 8 Kilometern Tiefe. Doch erste Analysen der Lavaproben des Ausbruchs vom 1. April zeigen, dass es sich bei der eruptierten Schmelze wohl um die gleiche Lava-Art handelt wie bei der vorangegangenen Eruption.

Obwohl die Erdbebenaktivität in den letzten Stunden weiter abgenommen hat, gibt es Meldungen über anhaltende Bodenbewegungen bzw. Rissbildungen bei Vogar im Norden und in Grindavik im Süden des Intrusionsgebietes. Ganz abgeschlossen scheint diese unterirdische Eruption noch nicht zu sein. In Grindavik haben sich einige neue Risse im Boden gebildet und wahrscheinlich kam es auch zu Rissbildungen in Gebäuden. Da die Eruptionsphasen auf der Reykjanes-Halbinsel in der Vergangenheit mehrere Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte andauerten, gibt es noch viel Luft für weiteres Ungemach in Grindavik. Selbst optimistischen Schätzungen nach ist damit zu rechnen, dass gerade einmal 10 % der Dauer einer Eruptionsphase um sind, wobei sich die Aktivität auch von dem Svartsengi-Gebiet in eine andere Region verlagern könnte.

Krysuvik wäre ein möglicher Kandidat. Dieses Gebiet reagierte in den letzten Monaten empfindlich auf Veränderungen bei Svartsengi und die neusten Deformationsmessungen zeigen, dass es im Zusammenhang mit der Gangbildung zu einem signifikanten horizontalen Bodenversatz von 80 mm kam. Der Boden hob sich um gut 10 mm.

Island: Statement zum Jahrestag der Bodenhebung

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Bodenhebung auf Reykjanes hält an – Statement einer Wissenschaftlerin zum Jahrestag

Ein Jahr nach dem Beginn der beschleunigten Bodenhebung im Svartsengigebiet auf Island geht die Bodenhebung – nur marginal verlangsamt – weiter. Nach mehreren Eruptionen und Gangintrusionen ist der Untergrund so ausgeleiert, dass es kaum Erdbeben im direkt betroffenen Gebiet gibt, wohl aber in Spaltensystemen, die an das Svartsengisystem anschließen. Doch auch hier ist die Seismizität momentan nicht sonderlich hoch.

Rechnet man die Episoden mit der Bodenhebung zusammen, die sich zwischen den Eruptionen und Gangbildungen manifestierten, kommt man auf ca. 170 Zentimeter Gesamthebung. Ein beachtlicher Wert. Doch nicht nur dieser Wert beeindruckt, sondern auch die Geschwindigkeit der Hebung und die lange Gesamtdauer der Phase.

In diesem Kontext gab die Geophysikerin Kristín Jónsdóttir, Leiterin der Abteilung für Vulkanismus, Erdbeben und Erdrutsche beim isländischen Wetteramt, gestern ein Interview beim isländischen Fernsehsender RUV. Sie kommentierte dass ein derart schneller Landanstieg bisher einzigartig ist und beschreibt die vergangenen zwölf Monate als eine besonders intensive Phase. Seit dem Beginn der Aufstiegsphase unter Svartsengi steigt im Untergrund unablässig Magma auf, ohne dass ein Ende absehbar ist. Die schnelle Ausdehnung in Svartsengi stellt die Experten vor große Herausforderungen, und das vergangene Jahr galt aufgrund der extremen Entwicklungen als eine der anspruchsvollsten Perioden, die Kristín im Wetteramt erlebt hat.

Es gilt zu bedenken, dass das Magma unablässig aufsteigt, auch in Phasen, in denen auf dem Diagramm zu den GPS-Messungen ein Absinken des Bodens zu sehen ist. Diese Perioden kennzeichnen die Eruptionen und Gangbildungen, bei denen am Vulkan mehr Lava ausgestoßen wurde, als neues Magma aus der Tiefe aufgestiegen ist.

Wissenschaftliche Prognosen darüber, wann diese Phase des Magmenaufstiegs enden wird, kenne ich nicht. Mittlerweile ist es auch recht still um die Forscher geworden, die sich noch im Sommer regelmäßig in der Presse mit Prognosen und Theorien überwarfen.

Island ist geologisch gesehen eine relativ junge Insel und entstand vor etwa 16 bis 20 Millionen Jahren. Sie befindet sich noch immer im Aufbau, was die hohe vulkanische Aktivität und die häufigen Erdbeben auf der Insel erklärt. Klar ist auch, dass sich mit der Aktivität, die wir als „üblich“ bezeichnen können, nicht so eine große Insel in dieser Zeit aufbauen kann. Es muss also Phasen mit deutlich erhöhter Aktivität gegeben haben. Vielleicht werden wir Zeugen vom Beginn einer solchen Phase.

Island: Erdbeben und Bodenhebungen am 13.10.24

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Weitere Erdbeben beim Herðubreið und Eyjafjallajökull – Bodenhebung bei Askja, Svartsengi und Fagradalsfjall

Nachdem es in den letzten beiden Tagen auf Island seismisch relativ ruhig war – wobei ich mich frage, ob es nicht zu einer Störung im seismischen Netzwerk gekommen sein könnte – zeigt sich die Erdbebentätigkeit auf der Insel im Nordatlantik heute wieder lebhaft. Aktuell ist ein Schwarmbeben südlich des Herðubreið im Gange. Es manifestiert sich entlang des vulkanischen Rückens von Herðubreiðartögl, der zwischen Herðubreið und Askja liegt. Der Schwarm umfasst bislang mehr als 20 schwache Beben. Die meisten Beben haben Magnituden im Bereich der Mikroseismizität. Die beiden stärksten Erschütterungen erreichen Magnituden von 1,7 und haben Hypozentren in einer Tiefe von 3,4 Kilometern. Schwarmbeben treten in dieser Region besonders seit der Bárðarbunga-Eruption im Jahr 2014 auf. Damals wurde spekuliert, ob eine Magmenintrusion stattgefunden hatte, die mit der Holuhraun-Eruption in Verbindung stehen könnte. Kurioserweise gibt es in diesem Gebiet keine GPS-Messstationen. Diese konzentrieren sich auf die Askja, wo immer noch Bodenhebungen registriert werden. Innerhalb eines Jahres stieg der Boden an einigen Messstationen um gut 12 Zentimeter.

Einige Erdbeben ereigneten sich wieder rund um den Eyjafjallajökull und griffen auf die nördlich gelegene Torfajökull-Caldera über. Der vermeintliche Schwarm am Eyjafjallajökull, über den ich am Freitag geschrieben habe, stellte sich als Ergebnis fehlerhafter Messungen heraus. Es wird spekuliert, dass der starke Sonnensturm Störungen im Messsystem verursacht haben könnte. Einige Beben wurden jedoch bestätigt, sodass man von einer leichten Steigerung der Seismizität sprechen kann. Eine signifikante Bodenhebung wurde bisher nicht festgestellt.

Anhaltende Bodenhebung bei Svartsengi

Anders sieht es auf der Reykjanes-Halbinsel aus, wo die Bodenhebung im Svartsengi-Gebiet anhält. An der Messstation SENG liegt die Hebung seit dem Ende der letzten Eruption am 5. September bei 17 Zentimetern. In einem IMO-Update vom 10.10.24 heißt es, dass es kleine Veränderungen in der Hebungsgeschwindigkeit gegeben hat, die sich etwas verlangsamt hat. Ähnliches beobachtete man bereits einige Wochen vor den Eruptionen an der Spalte bei Sundhnúkur. Vermutlich verlangsamt sich die Bodenhebung, weil der Druck im oberflächennahen Magmakörper steigt und das aus der Tiefe aufsteigende Magma bremst.

Das aktuelle Erdbebenmuster der Region ähnelt ebenfalls jenen, die wie einige Wochen vor den anderen Eruptionen sahen. Gerade setzte ein kleiner Erdbebenschwarm bei Eldeyjarboði ein. Ein paar Beben manifestierten sich nun auch wieder an der Sundhnúkur-Kraterreihe.

Es gibt auch Hinweise auf eine erneute Magmenakkumulation unter dem Fagradalsfjall. Diese wurde durch neue InSAR-Aufnahmen festgestellt. Dazu später mehr in einem gesonderten Bericht.

Campi Flegrei: Hebungsphasen der letzten 100 Jahre

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Bradyseismos der Campi Flegrei – Hebungs- und Senkungsphasen wechselten sich ab

Schon zu Zeiten der Römer kannte man den Bradyseismus der Campi Flegrei, den man damals jedoch nicht unbedingt mit dem Vulkanismus der Caldera in Verbindung brachte. Es war bekannt, dass der Untergrund entlang des Golfs von Pozzuoli alles andere als stabil ist und sich im Laufe der Zeit um mehrere Meter heben und senken kann. Besonders gut sieht man das an den Säulen des Macellums, das auch als Serapeum bezeichnet wird: Diese sanken einst so weit ab, dass sie sich unter Wasser befanden, was man an zahlreichen Löchern in den Säulen erkennen kann, die von Bohrmuscheln stammen. Schwankungen von bis zu 6 Metern sollen so im Laufe der Jahrhunderte zusammengekommen sein.

Seit dem frühen 20. Jahrhundert konnte man die Höhen der Schwankungen genau bestimmen: zuerst mit verschiedenen geodätischen Nivelliertechniken, heutzutage mit Hilfe von Satelliten, indem man GPS und Interferometrie einsetzt.




Zwischen 1905 und 1945 zeigten die Messungen eine kontinuierliche Absenkung des Campi-Flegrei-Gebiets um etwa 100 cm, gemessen in der Nähe des Macellums, mit einer durchschnittlichen Senkungsrate von etwa 2,5 cm pro Jahr. Danach kehrte sich der Trend um, und der Boden begann zwischen 1945 und 1953 wieder um mehr als 50 cm zu steigen, ohne nennenswerte Erdbebentätigkeit zu verursachen. In den Jahren 1970–1972 und 1982–1984 folgten dann zwei schwere bradyseismische Krisen.

365 Zentimeter Bodenhebung seit Anfang des 20. Jahrhunderts

Die Krise der 70er Jahre begann tatsächlich bereits 1968. Sie war durch eine Anhebung des Bodens von etwa 177 cm gekennzeichnet. Die Hebungsgeschwindigkeit betrug ca. 6,2 cm pro Monat. Im Jahr 1970 verursachten diese Hebungen Schäden an der Cumana-Eisenbahnlinie sowie an Gebäuden im historischen Zentrum von Pozzuoli. Fischer berichteten über Hinweise auf die Bodenerhebung, wie veränderte Neigungen der Fährlaufstege. Die Hebung wurde von seismischen Schwärmen geringer Stärke begleitet, die meist unbemerkt blieben. Zwischen dem 28. Februar und dem 30. Oktober 1970 wurden rund 2.600 Erschütterungen registriert. Am 3. März 1970 begann die Evakuierung des Rione Terra, da viele Häuser beschädigt waren. Am Ende der Krise begann eine langsame Absenkung des Bodens um etwa 21 cm.

Es wurde ein Sondergesetz erlassen, das die Einhaltung der Bauvorschriften für Erdbebenzonen sichern sollte.

Die Krise der 80er Jahre erreichte eine maximale Hebung von 179 cm, was insgesamt 334 cm im Vergleich zu 1970 ergab, mit einer maximalen Hebungsrate von 14,5 cm im Monat. Über 16.000 Erdbeben wurden registriert, darunter zwei mit einer Stärke von M=4,0. Ab Frühjahr 1983 nahm die Seismizität zu, und zwischen dem 4. September und dem 4. Oktober 1983 wurde ein Erdbeben der Stärke M=4,0 registriert, das in Pozzuoli Schäden und Panik auslöste. Ein Teil der Bevölkerung wurde umgesiedelt.

Ab 1985 setzte eine Phase der Bodenabsenkung ein, die bis November 2004 etwa 94 cm erreichte, unterbrochen von kurzen Hebungsepisoden in den Jahren 1989, 1994 und 2000, die jeweils weniger als 10 cm betrugen.

Netto kam es im betrachteten Zeitraum bis zum Einsetzen der aktuellen Hebungsphase zu einer Bodenhebung von ca. 240 Zentimetern.

Im Jahr 2005 setzte die aktuelle Hebungsphase ein. Sie ist bereits die längste Phase der letzten 120 Jahre. Sie begann vergleichsweise langsam und beschleunigte sich seit 2011 zusehends. Der Boden hob sich bis zum April 2024 um bis zu 125 Zentimeter. Seit Beginn des 20. Jahrhunderts erlebten die Campi Flegrei eine Bodenhebung von bis zu 365 Zentimetern.

Die Hebung wurde durch magmatische Fluide verursacht, bei denen es sich zum Teil um Magma handelt, das in weniger als 5 Kilometern Tiefe akkumulierte. Magma und Fluide steigen von einem tiefer gelegenen Magmenkörper unbekannter Dimension auf. (Quelle: regione.campania.it)

Island: großflächige Bodenhebung am 20.11.23

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Interferogramm bestätigt schnelle Bodenhebung unter Svartsengi – Nachlassen der Bebentätigkeit beobachtet

Heute wurden im Tagesverlauf deutlich weniger Erdbeben entlang des magmatischen Gangs registriert als es in den letzten Tagen der Fall war. IMO meldet nur ca. 700 Beben anstatt der gut 1500 Erschütterungen der letzten Tage. Auf den Diagrammen zur Bebenhäufigkeit ist das Ausdünnen der Bebenpunkte sehr anschaulich. Nachdem es zum ersten Mal zu einem deutlichen Rückgang der Seismizität gekommen war, das war am Samstag, hatte es noch geheißen, dass der erwartete Vulkanausbruch unmittelbar bevorsteht. Inzwischen ist man mit den Prognosen deutlich vorsichtiger geworden, dennoch hält man einen Ausbruch immer noch für sehr wahrscheinlich. Nur auf den Zeitrahmen mag man sich nicht mehr festlegen, obwohl das Nachlassen der Bebentätigkeit seit heute Nachmittag signifikant und auffällig ist. Nicht ausgeschlossen ist, dass der starke Wind aktuell die Registrierung der schwachen Erdbeben behindert, so dass es in Wirklichkeit mehr Beben gibt als dargestellt werden.

Tatsächlich ist die Bebentätigkeit entlang des Dykes am intensivsten, obwohl sich der Boden westlich des Mittelteils des Dykes am stärksten hebt. Das ist bei Svartsengi. Am Wochenende betrug die Bodenhebung 30 mm, was in einem neuen Interferogramm schön visualisiert wird. Was ich erstaunlich finde ist die Größe des betroffenen Areals! Hier müssen sich gewaltige Mengen von was auch immer ansammeln.

Da die Hebung praktisch unter Ausschluss von Erdbeben stattfindet, halten die Vulkanologen die kurzfristige Ausbruchswahrscheinlichkeit bei Svartsengi für relativ gering. Man sieht die Quelle der Bodenhebung in 4 bis 5 km Tiefe und keine Anzeichen dafür, dass Magma in flachere Gefilde vordringt. Sofern es sich tatsächlich um Gesteinsschmelze handelt und nicht um magmatische Fluide. Wäre auch echt blöd wenn es das Kraftwerk nebst Blaue Lagune verschlingen würde, insbesondere da man gerade Schutzwälle gegen die Lava errichtet, die aus Richtung des Gangs kommen soll.

Früher im Jahr detektierte man ebenfalls eine starke Bodenhebung im Bereich der Askja, und praktisch jeder Geowissenschaftler hätte darauf gewettet, dass wir dort den nächsten Ausbruch auf Island sehen, bis dann im Juli der dritte Ausbruch am Fagradalsfjall los ging. Inzwischen ist Askja aus dem Fokus des Interesses gerückt, nicht zuletzt, weil die Bodenhebung gegen Ende des Sommers praktisch stoppte, nachdem sich der Boden um 68 cm gehoben hatte. Das zeigt deutlich, wie unberechenbar die Vorgänge im Erdinneren sind, und selbst wenn sie sich nur ein paar Hundert Meter tief unter unseren Füßen abspielen, können wir immer noch nicht genau sagen, was vor sich geht, geschweige denn zuverlässige Prognosen abgeben. So bleibt es rätselhaft an den Vulkanen der Welt, und diese Unbestimmtheit ist ja auch ein Teil der Faszination geschuldet, die der Vulkanismus auf viele Menschen ausübt.

Übrigens wurde eine neue Gefahrenkarte herausgebracht, doch davon morgen früh mehr.

Bodenhebung auf Island bestätigt – News vom 14.10.23

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INSAR Aufnahmen bestätigen Bodenhebung auf Reykjanes

Die Erdbeben auf der isländischen Reykjanes-Halbinsel gehen weiter und es gab neue Schwärme bei Reykjanestá, Fagradalsfjall und Krýsuvík. IMO zeigt aktuell 85 Beben in der Region an. Doch die eigentliche Meldung besteht darin, dass neue INSAR-Satellitendaten bestätigen, dass sich der Boden im Gebiet des Fagradalsfjalls um gut 3 cm angehoben hat. In der Karte wurden Satellitendaten zusammengefasst, die zwischen dem 7. August und dem 6. Oktober 2023 gesammelt worden sind. Bei den Daten handelt es sich um sehr genaue Radar-Distanzmessungen zwischen Satelliten und der Erdoberfläche, die kleinste Abweichungen feststellen können. Sie sind genauer als die üblichen GPS-Messungen und können ein größeres Gebiet unabhängig von Messstationen erfassen. Die Daten werden dann in einer Karte zusammengefasst, auf der Bodendeformationen farblich dargestellt werden. Man erkennt, dass von den Bodenhebungen ein recht großes Areal betroffen ist, das sich von der Südküste der Reykjanes-Halbinsel bis fast an die Nordküste erstreckt. Man kann davon ausgehen, dass sich die Bodenhebung vor der Südküste noch Unterwasser fortsetzt. Das Zentrum des betroffenen Areals liegt im Nordwesten des Fagradalsfjalls, ungefähr dort, wo sich auch der Boden vor der letzten Eruption im Juli hob.

Die IMO-Forscher gehen davon aus, dass die Bodenhebung durch Magma zustande kommt, das sich in ca. 10 km Tiefe akkumuliert, und halten es für wahrscheinlich, dass sich bald wieder ein magmatischer Gang in flacheren Bereichen der Erdkruste bilden wird. Wie immer kann man jetzt noch nicht mit Sicherheit sagen, dass es dann auch wieder zu einer Eruption kommen wird – schließlich könnte der Gang auch in der Erdkruste stecken bleiben – doch die Wahrscheinlichkeit eines neuen Vulkanausbruchs wird als relativ hoch eingeschätzt.

Bodenhebungen auf Island – News vom 16.08.23

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Heute wurde von IMO bekanntgegeben, dass neue InSAR-Messungen an zwei Stellen auf Island Bodenhebungen anzeigten. Die Messergebnisse wurden gestern auf einer wissenschaftlichen Konferenz präsentiert und diskutiert. Die Bodenhebungen wurden in zwei großen Calderen festgestellt, von denen eine in den letzten Monaten immer wieder Thema war. Die Bodenhebung in der zweiten Caldera dürfte jedoch für viele überraschend sein. Deshalb beginne ich mit dieser.

In der Torfajökull-Caldera hebt sich der Boden

Bei dieser Caldera handelt es sich um die Torfajökull-Caldera, die jüngst Schauplatz eines Schwarmbebens war. Bereits während der Erdbeben wurde über ihre Ursache spekuliert. Jetzt wurde bestätigt, dass sie mit Bodenhebungen einhergingen. Die Hebung beträgt mehrere Zentimeter und ist sowohl in InSAR- als auch in GPS-Daten erkennbar. Die Bodenhebung begann offenbar bereits Mitte Juni. Die wahrscheinlichste Ursache für die Erdbeben und die Bodenhebung ist das Eindringen von Magma in den Untergrund der Caldera, die zuletzt im Jahr 1477 ausbrach.

Das Vulkansystem Torfajökull umfasst einen Zentralvulkan und einen Spaltenschwarm, der sich in nordöstlich-südwestlicher Richtung erstreckt und etwa 40 km lang und 30 km breit ist. Die Caldera im Zentralvulkan hat Ausmaße von 18×12 km. In ihr befindet sich das größte geothermische Gebiet Islands mit einer Fläche von ungefähr 150 Quadratkilometern. Die bekanntesten geothermischen Erscheinungen in der Torfajökull-Caldera sind in Landmannalaugar und bei Hraftinusker zu finden. Letzteres Thermalgebiet hat meine besondere Aufmerksamkeit erregt, denn hier sprudeln heiße Quellen nicht nur am Rand eines kleinen Gletschers, sondern auch darunter, was – zumindest bei meinem Besuch vor fast 20 Jahren – zu beeindruckenden Eishöhlen führte, in denen es mächtig dampfte.

In den kommenden Wochen werden die Forscher daran arbeiten, die Daten weiter zu analysieren und Modelle zu erstellen, um die Tiefe und das Ausmaß des neuen Magmakörpers zu bestimmen.

Möglicherweise phreatische Eruption in der Askja-Caldera

Der zweite Vulkan in einer Caldera, bei dem eine Bodenhebung festgestellt wurde, ist die Askja. Darüber habe ich gestern erst geschrieben, und die neuen Auswertungen der InSAR-Daten durch die IMO bestätigen eine kontinuierliche Bodenhebung. Neu ist die Information, dass es vor einigen Tagen offenbar zu einer kleinen phreatischen Eruption gekommen sein könnte. Diese ereignete sich östlich des Víti-Kraters, nahe dem Lavafeld Bátshraun. Die Berichterstatter schließen aber nicht aus, dass es sich bei der vermeidlichen Dampfwolke um eine Staubwolke gehandelt haben könnte, die von einem Erdrutsch oder Staubteufel aufgewirbelt wurde.

Yellowstone: Bodenhebung im Vergleich zu anderen Calderen

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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)