Nachrichten über Vulkanausbrüche, Erdbeben und Naturkatastrophen
Yellowstone
Der Yellowstone Vulkan ist eine große Caldera im Nordwesten der USA. Der Vulkan hat den Ruf ein Supervulkan zu sein, der Eruptionen mit einem VEI 8 erzeugt. Diese ereignen sich allerdings in sehr großen Zeitabständen. Der Yellowstone Nationalpark ist für seine zahlreichen Geysire und heißen Quellen berühmt.
Erdbeben Mw 5,4 westlich der griechischen Insel Kreta
Datum 14.03.23 | Zeit: 16:36:00 UTC | 35.54 N ; 22.13 E | Tiefe: 10 km | Mw 5,4
Heute Nachmittag um 16:36 UTC bebte die Erde im zentralen Mittelmeer. Das Erdbeben hatte eine Moment-Magnitude von 5,4 und ein Hypozentrum in 10 km Tiefe. Das Epizentrum befand sich westlich von Kreta und wurde in 274 km Entfernung von Heraklion ausgemacht. Näher lag die südgriechische Stadt Gýtheio. Von dort aus lag das Epizentrum 141 km entfernt. Dem EMSC liegen Wahrnehmungsmeldungen vor, größere Schäden wurden bis jetzt allerdings nicht gemeldet.
Türkei: Erdbeben Mb 4,8
Datum 14.03.23 | Zeit: 14:49:48 UTC | 37.87 N ; 37.39 E | Tiefe: 2 km | Mb 4,8
Im Zentraltürkischen Erdbebengebiet an der Ostanatolischen Verwerfung gibt es immer noch Nachbeben. Das Stärkste heute brachte es auf eine Raumwellen-Magnitude von 4,8 und hatte einen Erdbebenherd in 2 km Tiefe. Das Epizentrum wurde 17 km nord-nordöstlich von Çağlayancerit verortet.
Yellowstone: Erdbebenserie im Westen
Datum 13.03.23 | Zeit: 20:45:32 UTC | 44.64 N ; 111.05 W | Tiefe: 12 km | Ml 2,5
An der westlichen Nationalparkgrenze des Yellowstone manifestierte sich ein kleiner Erdbebenschwarm. Die Sequenz bestand aus acht Erschütterungen im Zweier-Bereich. Die höchste Magnitude lag bei 2,5. Die Tiefe des Hypozentrums wurde vom EMSC mit 12 km angegeben. Das Epizentrum wurde 5 km östlich von West Yellowstone lokalisiert.
USGS veröffentlichte Jahresbericht zur Aktivität der Yellowstone-Caldera
Der Geologische Dienst der USA hat heute seinen Jahresbericht zur Aktivität der Yellowstone-Caldera veröffentlicht. Er enthüllt die geophysikalischen Parameter eines der größten Vulkane der Welt. Der Bericht beginnt mit einer Übersicht der seismischen Aktivität, die sich im Jahr 2022 im oberen Mittelfeld des fünfjährigen Durchschnitts bewegte. Es wurden fast 2500 Erschütterungen registriert. Das stärkste Erdbeben manifestierte sich im Osten des Parks und hatte eine Magnitude von 4,2. Es war die stärkste Erschütterung seit einem Beben M 4,4 im Jahr 2017. Das war auch das Jahr mit den meisten Erdbeben der letzten 5 Jahre. Damals wurden 3427 Erschütterungen detektiert. Das Jahr mit den wenigsten Erdbeben war 2019, als sich 1216 Beben ereigneten.
Letztes Jahr verteilten sich die meisten Erdbeben auf 26 Schwarmbeben. Sie machten 67% aller Beben aus. Diese Schwärme werden meist durch Wechselwirkungen zwischen Grundwasser und vorhandenen Verwerfungen ausgelöst. Der mit Abstand stärkste Schwarm ereignete sich im Gebiet des Grizzly Lakes zwischen dem Norris Geyser Basin und Mammoth Hot Springs. Diese Sequenz begann im Sommer und setzte sich mit Unterbrechungen bis zum Jahresende fort. Dieser Schwarm zählte fast 1000 Beben.
Mittels GPS-Daten und InSAR-Messungen wurden die Bodendeformationen überwacht. Im Großen und Ganzen setzte sich der vorherrschende Trend der Bodensenkung fort, der im Jahr 2015 begann. Kurzzeitig sah es so aus, als würde es eine schwache Bodenhebung am Nordrand der Caldera geben. Daten von 2021 deuteten an, dass sich der Boden um ca. 1 cm gehoben hatte, doch neue Messungen vom September 2021 und Oktober 2022 zeigten, dass die Bodenhebung wieder verpufft war.
Im Jahr 2022 waren die größten Geysire des Parks weniger aktiv als in den Vorjahren. Besonders der Steamboat-Geysir, der höchste aktive Geysir der Welt, schwächelte und erzeugte im Jahresverlauf 11 Wassereruptionen. Im Jahr 2021 eruptierte er 20 Mal, in den beiden Vorjahren wurden je 48 Eruptionen gezählt. Im Jahr 2018, dem Jahr in dem die Aktivitätsphase begann, waren es 32. Die abnehmende Häufigkeit der Ausbrüche des Steamboat-Geysirs könnte ein Zeichen dafür sein, dass sich die derzeitige Aktivitätsphase ihrem Ende nähert.
Obwohl es momentan keine Anzeichen für einen möglicherweise bevorstehenden Ausbruch gibt, trafen sich die Wissenschaftler des YVO im letzten Jahr zu einer Notfallübung.
Heute widme ich einen Artikel den Schwarmbeben, die sich aktuell unter mehreren großen Caldera-Vulkanen manifestieren. Die Rede ist von den Calderen Laguna del Maule, Taupo und Yellowstone.
Laguna del Maule mit Schwarmbeben
Die Laguna del Maule ist eine große Caldera im Herzen Chiles und gehört zu einem großen Vulkankomplex. Sie misst 25×15 km und ist zum Teil mit einem See gefüllt. Seit Jahren registrieren Wissenschaftler eine -teils enorme- Bodendeformation in Form von Hebungen. Die Bodenhebungen wurden zum ersten Mal im Jahr 2007 erfasst und wissenschaftlich untersucht. Die jährliche Hebungsrate beträgt 25 cm. Man geht davon aus, dass die Bodenhebung von Magmatischen Fluiden verursacht wird und postulierte bereits vor 8 Jahren einen Magmenkörper mit 6 Kubikkilometer Volumen. Aktuell dürfte er um einiges Größer geworden sein. Gestern meldete SERNAGEOMIN nun, dass man ein Schwarmbeben im Westteil des Vulkankomplexes detektierte. Es wurden 120 schwache Erschütterungen festgestellt, die vulkanotektonischen Ursprungs waren und durch Gesteinsbruch infolge von Fluidbewegungen entstanden. Die Hypozentren lagen in 5 km Tiefe. Ein Schwarmbeben bedeutet nun nicht sofort, dass es zu einem Vulkanausbruch kommt, doch mit jeder vulkanotektonischen Bebensequenz steigt das Eruptionsrisiko ein wenig.
Jeder Vulkan verhält sich bezgl. seiner Vorhersagbarkeit anders und je mehr Eruptionen eines Vulkans wissenschaftlich dokumentiert wurden, desto genauer werden die Prognosen. In Bezug auf die Laguna del Maul heißt das allerdings, dass man ihre Zeichen nicht genau zu lesen weiß, denn die letzten Eruptionen fanden in vorchristlicher Zeit statt. Es ist unklar, wie stark hier Schwarmbeben werden, bevor es zu einem Vulkanausbruch kommt. Generell würde man tagelang anhaltende Schwärme mit Tausenden Erdbeben erwarten, aber bei machen Vulkanen gibt es auch nur kleine Schwärme mit ein paar hundert Erdbeben vor einer Eruption. In seltenen Fällen gibt es gar keine seismische Krise, oder nur wenige Beben, bevor es zu einem Ausbruch kommt.
Ende Dezember 2021 gab es bereits Schwarmbeben nebst Inflation und der Alarmstatus wurde auf „2“ erhöht. Aktuell steht er auf „1“. Damals wurden neben Inflation und Schwarmbeben auch eine erhöhte Emission an Kohlendioxid festgestellt. Alles Indizien für Magmenaufstieg.
Tatsächlich hat auch noch kein moderner Mensch den Ausbruch eines Supervulkans dokumentiert. Wir wissen also nicht, wie die Vorzeichen einer solch starken Eruption aussehen. Spekulativ ist, dass es vor so einem Ausbruch extrem starke Schwarmbeben und große Bodendeformationen geben wird. Es ist auch möglich, dass sich im Vorfeld eine Reihe kleinerer Eruptionen ereignen könnte. Doch selbst wenn es zu einer Eruption in einem großen Caldera-Vulkan kommen sollte, heißt es nicht automatisch, dass eine VEI 7-8 Eruption entsteht. Doch neue Forschungen zeigen, dass solche Eruptionen häufiger vorkommen, als man bislang glaubte. Außerdem sollen sie häufig an Massenaussterben beteiligt gewesen sein.
Die Laguna del Maule ist nicht der einzige Caldera-Vulkan, der momentan seismisch unruhig ist.
Taupo: Erhöhung der Warnstufe
Nachdem unter der neuseeländischen Taupo-Caldera in den letzten Wochen mehr als 700 Erdbeben registriert wurden, erhöhten die Forscher von GeoNet nun die Warnstufe auf „1“. Das bedeutet, dass es leichte vulkanische Unruhen gibt, die mit magmatischer Aktivität im Untergrund zusammen hängen. Neben den Erdbeben wurde eine leichte Bodenhebung festgestellt. Es ist das erste Mal, dass für Taupo diese Warnstufe ausgerufen wurde, obwohl es schon mehrere Phasen mit Schwarmbeben gab. GeoNet begründet dies damit, dass man den Vulkan mittlerweile besser verstehen würde. Dennoch hält man das Risiko einer Eruption für gering. Ähnlich wie bei der Laguna del Maule, so wurde auch noch nie eine Eruption des Taupo-Vulkans dokumentiert. Der letzte Ausbruch fand um das Jahr 232 v. Chr. statt.
Yellowstone mit weiteren Erdbeben
Erst gestern berichtete ich über ein vergleichsweises schwaches Schwarmbeben unter der Yellowstone-Caldera. Doch seitdem gab es weitere Erschütterungen. Inklusive gestern wurden gut 20 Beben festgestellt. Das stärkste Beben heute hatte eine Magnitude von 2,9 und einen Erdbebenherd in 8 km Tiefe. Der Schwarm manifestiert sich 7 km nordwestlich vom Norris Geyser Basin. Das YVO berichtete in seinem letzten Update am 1. September von einer schwachen Bodenhebung. Sie betrug gut 1 cm und soll durch Schmelzwasser verursacht worden sein, das in das Hydrothermalsystem eindrang. Seit 2015 wird eine übergeordnete Subsidenz (Bodensenkung) festgestellt. Es bleibt spannend abzuwarten, ob sich der Trend umkehren wird.
Datum: 18.09.22 | Zeit: 12:55:20 UTC | Lokation: 44.80 N ; 110.81 W | Tiefe: 10 km | Ml 3,9
Gestern wurde der Yellowstone-Nationalpark von einem Erdbeben der Magnitude 3,9 erschüttert. Der Erdbebenherd befand sich in 10 km Tiefe. Das Epizentrum wurde 28 km nordöstlich von West Yellowstone lokalisiert. Das berüchtigte Norris Geyser Basin befindet sich ca. 7 km südöstlich des Epizentrums. Das Beben kam nicht alleine, sondern wurde von einem weiteren Erdstoß der Magnitude 2,4 begleitet. Zudem gab (und gibt) es rege Mikroseismizität. In dem Areal manifestierten sich in den letzten Wochen öfters Erschütterungen und man kann von einem Anstieg der Seismizität sprechen.
Die Erdbeben bedeuten nun nicht gleich, dass es zu einem Ausbruch des Yellowstone-Vulkans kommen wird. Sie stehen vielmehr im Zusammenhang mit dem Hydrothermalsystem des Vulkans. Dennoch, sollte sich im Yellowstone eine Eruption ereignen, dann wäre das Areal um Norris eine jener Gegenden, die ich für einen möglichen Ausbruchspunkt favorisieren würde.
Im Norris Geyser Basin liegt auch der weltgrößte Geysir: Steamboat. Tatsächlich sprang er gestern wieder nach einer vergleichsweise langen Pause. Sie dauerte 89 Tage. Der Sprung begann um 15:17 Uhr und die Hauptphase dauerte gut 10 Minuten. Der Erdstoß M 3,9 manifestierte sich um 06:55:20 Uhr Ortszeit. Es ist also möglich, dass das Erdbeben den Sprung des Geysirs triggerte.
Die Yellowstone-Caldera wird medial als „Supervulkan“ eingestuft. In den letzten 2 Millionen Jahren erzeugte er 3 dieser gigantischen Vulkanausbrüche, die im Verdacht stehen, globale Winter auszulösen. Doch darüber hinaus zeigt sich der Yellowstone-Vulkan für eine Reihe normaler Eruptionen verantwortlich. Die letzte Eruption gab es vor ca. 70.000 Jahren. Obwohl der Vulkan damit laut Definition als erloschen gilt, halten Vulkanologen neue Eruptionen für möglich. Doch wann es soweit sein wird, ist ungewiss.
In den letzten Tagen steigerte sich die Anzahl moderater-starker Erdbeben und es gibt wieder mehr zu berichten. So kam es in Russland gestern zu einem Erdbeben der Magnitude 5,6. In Griechenland bebte es mit M 4,7. Vor Sulawesi gab es ein kleines Schwarmbeben und auch bei Bali bebte es. In diesem Bericht geht es aber nicht um diese Erdbeben, sondern ich fokussiere mich auf Erdbeben in Vulkangebieten.
Campi Flegrei mit Erdbeben Md 2,7
Datum: 30.07.22 | Zeit: 03:27:48 UTC | Lokation: 40.827 ; 14.144 | Tiefe: 2,2 km | Md 2,7
Unter dem italienischen Caldera-VulkanCampi Flegrei (Phlegräische Felder) ereignete sich nachts ein Erdbeben der Magnitude 2,7. Es hatte ein Hypozentrum in 2,2 km Tiefe. Das Epizentrum befand sich am Ostrand der Solfatara. Das Beben kann man als den stärksten Erdstoß eines kleinen Schwarmbebens einordnen, da es seit gestern insgesamt 11 Erdbeben gegeben hat.
Im letzten Wochenbulletin wurde bestätigt, dass sich die Bodenhebung entschleunigt hat. Bislang betrug sie 13 mm im Monat. Der neue Wert konnte noch nicht ermittelt werden. Im Beobachtungszeitraum 18.-24.07.22 wurden 30 schwache Erdstöße registriert. Die Fumarolen-Temperaturen blieben stabil bei 95 Grad.
Katla: Erdbeben M 4,2
Datum: 29.07.22 | Zeit: 22:57:59 UTC | Lokation: 63.616 ; -19.089 | Tiefe: 2,2 km | Md 4,2
Das stärkste Erdbeben an einem Vulkan ereignete sich unter der isländischen Katla. Das Beben hatte eine Magnitude von 4,2 und einen Erdbebenherd in 2,2 km Tiefe. Das Epizentrum wurde 4.1 km nördlich von Hábunga lokalisiert. Unter der Katla ereigneten sich in den letzten 48 Stunden 9 Erschütterungen. In den letzten Tagen ist ein Anstieg der Seismizität zu verzeichnen. Außerdem gab es ein schwaches Erdbeben bei Landmannalaugar.
Yellowstone-Caldera; Erdbeben Ml 2,5
Datum: 30.07.22 | Zeit: 22:57:59 UTC | Lokation: 44.78 N ; 110.81 W | Tiefe: 10 km | Ml 2,5
Im äußersten Nordwesten des Yellowstone Nationalparks kam es heute Morgen zu einem Erdbeben Ml 2,5. Das Hypozentrum lag 10 km tief. Das Epizentrum wurde 27 km nordöstlich von West Yellowstone lokalisiert. In den letzten Wochen war die Seismizität unter der Caldera relativ gering.
Hochwasser im Yellowstone-Nationalpark richtete große Schäden an
Viele Zufahrtswege wurden zerstört
Parkbesucher wurden evakuiert
Der Zugang zum Nationalpark ist gesperrt
USA: Überflutungen im Yellowstone Nationalpark
Der Yellowstone-Nationalpark liegt zum größten Teil im US-Bundesstaat Wyoming und erlebte in seiner Geschichte so manche Naturkatastrophe. Im Gedächtnis haften geblieben sind weniger die Erdbeben, die in der Caldera häufiger stattfinden, sondern die starken Waldbrände von 1988, die große Waldflächen zerstörten. Damals wurde der Park gesperrt, so wie es auch jetzt der Fall ist. Grund für die Sperrung sind starke Überschwemmungen, die nicht nur große Areale des Parks überfluteten, sondern auch mehrere Zufahrtsstraßen unpassierbar machten und nachhaltig zerstörten. Viele Straßen verlaufen entlang von Flusstälern und wurden vom Hochwasser weggespült. Außerdem wurden zahlreiche Brücken zerstört und es kam zu Erdrutschen. Die Besucher des Parks wurden evakuiert. Die Nationalpark Verwaltung erklärte: „Wir werden den Zeitpunkt der Wiedereröffnung des Parks erst kennen, wenn das Hochwasser zurückgegangen ist und wir die Schäden im gesamten Park beurteilen können.“ Auf der Website des Parks wurde bereits jetzt bekanntgegeben, dass die Schäden an der Infrastruktur so groß sind, dass besonders der Nordteil des Parks für eine lange Zeit unzugänglich sein wird. Im Norden des Yellowstone Nationalparks liegt auch der Ort Gardinger. Er ist von der Außenwelt abgeschnitten. Im Ort leben 900 Menschen, viele von ihnen sind Parkmitarbeiter.
Auf Bildern ist zu sehen, wie ganze Hänge, auf denen Straßen verliefen weggespült wurden. Häuser wurden von der Kraft des Wasser von ihren Fundamenten gerissen und fortgeschwemmt. Zudem fiel der Strom aus, so dass teilweise sogar die Livecams offline sind.
Die Überflutungen wurden durch eine unglückliche Kombination aus langanhaltenden Starkregen und Schneeschmelze in den umliegenden Bergen verursacht. Anwohner der Region berichten von beispiellosen Rekordniederschlägen. Auch für die nächsten Tage wird mit weiteren Regenfällen gerechnet.
Auswirkungen der Überflutungen auf das Hydrothermalsystem noch unbekannt
Der Yellowstone Nationalpark erstreckt sich über eine Fläche von mehr als 9000 Quadratkilometern und ist uns vor allem wegen seinen zahlreichen postvulkanischen Manifestationen bekannt. Hier findet sich die weltgrößte Ansammlung von Heißen Quellen, Schlammtöpfen und Geysiren. Wie sich die starken Überschwemmungen auf die Thermalgebiet auswirkten ist noch nicht bekannt. Einige der Geyser-Basins liegen an Flüssen und dürften vom Hochwasser getroffen worden sein. Eine Frage ist auch, wie das viele Oberflächenwasser mit dem Hydrothermalsystem interagieren wird.
Obwohl sich das stärkste Erdbeben der letzten 24 Stunden in Argentinien ereignete und eine Magnitude von 6,7 hatte (in 176 km Tiefe), möchte ich an dieser Stelle Bezug zu 2 Lokationen mit Vulkanen nehmen. Hierbei handelt es sich um die Yellowstone-Caldera und die isländische Reykjanes-Halbinsel.
Yellowstone: Erdbeben Mb 4,4
Datum: 11.05.22 | Zeit: 13:32:04 UTC | Lokation: 44.63 N ; 110.11 W | Tiefe: 10 km | Mb 4,4
Im Osten der Yellowstone-Caldera bebte es mit einer Magnitude von 4,4 (EMSC). Das USGS ermittelte eine Magnitude von 4,2. Die Tiefe des Hypozentrums lag in km Tiefe. Das Epizentrum wurde 84 km westlich von Cody lokalisiert. Sehr wahrscheinlich war der Erdstoß tektonischen Ursprungs. Nachbeben sind nicht ausgeschlossen. In den letzten Monaten war die Region seismisch unauffällig.
Reykjanes mit weiteren Beben
Datum: 11.05.22 | Zeit: 09:31:38 UTC | Lokation: 63.87; -22.64 | Tiefe: 8,8 km | Mb 3,2
Unter der isländischen Reykjanes-Halbinsel bebt es weiterhin kräftig. Es kamen mehrere neue Bebenpulse, so dass innerhalb von 48 Stunden 225 Erschütterungen detektiert wurden. Schwerpunkt der Beben liegt nun bei Grindavik und dem Fagradalsfjall. Interessant ist nicht nur die bloße Anzahl der Beben, sondern auch ihre Energiezunahme. Es wurden 3 Beben mit Magnitude ab 3 und 24 Erschütterungen mit Magnituden im 2er Bereich festgestellt. Es würde mich nicht wundern, wenn wir bald Informationen zu Bodenhebungen bekommen würden.
Einen zweiten Erdbebenschwarm gab es bei Grimsey an der TFZ. Dort wurden 49 Erschütterungen registriert, wobei ein Beben ebenfalls einen grünen Stern erhielt.
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
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)
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.
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)
