Wie hoch ist das Risiko, dass ein Vulkan ausbricht? Um diese Frage beantworten zu können, benötigen Wissenschaftler Informationen über die innere Struktur des Vulkans. Die Sammlung dieser Daten kann jedoch mehrere Jahre Feldarbeit, Analyse und Überwachung erfordern, was erklärt, warum nur 30% der aktiven Vulkane derzeit gut dokumentiert sind. Ein Team der Universität Genf hat eine Methode entwickelt, mit der sich wertvolle Informationen schnell gewinnen lassen. Die Methode basiert auf drei Parametern: der Höhe des Vulkans, der Dicke der Gesteinsschicht, die das Reservoir des Vulkans von der Oberfläche trennt, und der durchschnittlichen chemischen Zusammensetzung des Magmas. Die Ergebnisse eröffnen neue Perspektiven für die Identifizierung der am stärksten gefährdeten Vulkane. Sie sind in der Zeitschrift Geology zu finden .
Auf unserem Planeten gibt es etwa 1500 aktive Vulkane. Doch nur über 30 Prozent von ihnen liegen genaue Daten vor. Der Grund dafür ist, dass es schwierig ist, ihren ’Treibstoff’ - das sogenannte Magma - zu beobachten, das reich an Informationen ist. Dieses geschmolzene Gestein bildet sich in einer Tiefe von 60 km bis 150 km im Erdmantel, während die tiefsten menschlichen Bohrungen in der Regel nur bis zu 10 km reichen. Die Produktionsrate dieser breiigen Masse in der tiefen Erdkruste unter einem Vulkan ist ein wichtiger Indikator. Sie bestimmt die Größe und Häufigkeit zukünftiger Eruptionen.
Dieser Mangel an Daten stellt eine Gefahr dar, da mehr als 800 Millionen Menschen in der Nähe aktiver Vulkane leben. In vielen Regionen gibt es daher keine Grundlage, auf der das Risiko, das von einem bestimmten Vulkan ausgeht, und das Ausmaß der Maßnahmen, die bei Verdacht auf einen bevorstehenden Ausbruch ergriffen werden müssen, z. B. der Evakuierungsradius, eingeschätzt werden können.
Drei Schlüsselparameter
Um zu verstehen, was unter einem Vulkan vor sich geht, setzen Wissenschaftler regelmäßig geochemische und geophysikalische Analysetechniken ein, aber es kann Jahrzehnte dauern, bis man ein umfassendes Wissen über die Funktionsweise eines einzelnen Vulkans erlangt hat. Dank der jüngsten Arbeiten des Teams von Luca Caricchi, ordentlicher Professor am Departement für Erdwissenschaften der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Genf, ist es nun möglich, viel schneller wertvolle Informationen zu erhalten.
Diese Methode verwendet drei leicht zu messende Parameter: die Höhe des Vulkans, die Dicke der Gesteinsschicht, die sein Reservoir von der Oberfläche trennt, und die durchschnittliche chemische Zusammensetzung des Magmas, das im Laufe seiner Eruptionsgeschichte freigesetzt wurde. Der erste Wert kann durch Satellitenbilder bestimmt werden, der zweite durch geophysikalische Sondierungen und/oder chemische Analysen der Mineralien (Kristalle) im Vulkangestein und der dritte durch direkte Probenahmen vor Ort.
Eine erste ’Fotografie ’
Durch die Analyse bestehender Daten über den Vulkanbogen der Kleinen Antillen, einem gut untersuchten Archipel vulkanischer Inseln, hat das Team der Universität Genf einen Zusammenhang zwischen der Höhe der Vulkane und der Produktionsrate ihres Magmas aufgedeckt. ’Die höchsten Vulkane produzieren im Durchschnitt die stärksten Eruptionen während ihres Lebens. Oliver Higgins, ehemaliger Doktorand in der Gruppe von Luca Caricchi und Erstautor der Studie, sagt: ’Die meisten Vulkane haben eine höhere Eruptionsrate als andere Vulkane, was bedeutet, dass sie mehr Magma in einem einzigen Ereignis ausstoßen können.
Die Wissenschaftler stellten außerdem fest, dass je dünner die Erdkruste unter dem Vulkan ist, desto näher liegt sein Magmareservoir an der Oberfläche, was bedeutet, dass der Vulkan thermisch ausgereift ist. ’Wenn Magma aus der Tiefe aufsteigt, kühlt es sich ab und verfestigt sich, was seinen Aufstieg stoppt. Ist das Magmareservoir jedoch groß, behält es seine Temperatur bei, sammelt sich in dem Reservoir, das einen zukünftigen Ausbruch speisen wird, und ’’nagt’’ an der Erdkruste’’, erklärt Luca Caricchi, der zweite und letzte Autor der Studie.
Identifizierung der am stärksten gefährdeten Vulkane
Schließlich beobachteten die Forscher/innen, dass die durchschnittliche chemische Zusammensetzung des bereits ausgebrochenen Magmas ein Indikator für seine Explosivität ist. ’Hohe Siliziumdioxidwerte deuten zum Beispiel darauf hin, dass der Vulkan mit einer großen Menge an Magma gespeist wird. In diesem Fall ist das Risiko eines großen und explosiven Ausbruchs höher’, erläutert Luca Caricchi.
Zusammengenommen ergeben die drei von dem Team der Universität Genf ermittelten Parameter eine erste "Fotografie" der inneren Struktur eines Vulkans. Sie ermöglichen eine erste Einschätzung der Risiken, die mit wenig erforschten Vulkanen verbunden sind, ohne dass dafür große technische und finanzielle Mittel erforderlich sind. Diese Methode kann verwendet werden, um aktive Vulkane zu identifizieren, die am wahrscheinlichsten einen großen Ausbruch produzieren und eine verstärkte Überwachung verdienen.
