Zirkonkristalle unter dem Mikroskop: Diese Mineralien speichern die Temperaturverläufe in einer Magmakammer über lange Zeiträume.
Zürich – Ausbrüche von Supervulkanen zählen zu den desaströsesten Naturereignissen auf der Erde. Die Eruption des Toba-Vulkans vor rund 74.000 Jahren im heutigen Indonesien war so gewaltig, dass sich das Klima weltweit abkühlte und möglicherweise die Menschheit stark dezimierte. Beim ersten von drei starken Ausbrüchen des Yellowstone-Supervulkans in den USA vor rund 2,1 Millionen Jahren entstand ein Krater von einer Ausdehnung von 50 mal 80 Kilometern.
Heute sind weltweit rund zwanzig aktive Supervulkane bekannt – einer davon liegt in Europa: die Phlegräischen Felder bei Neapel. Erst vor wenigen Wochen haben Forscher eine Magmaquelle unter diesem Supervulkan lokalisiert. Wissenschafter der ETH Zürich haben nun aufgeklärt, wie die Magmakammern solcher Giganten aussehen dürften.
Experten sind sich bisher uneinig, ob das Magma von Supervulkanen in flüssiger oder fester Form unter der Oberfläche schlummert. Ein Forscherteam um Olivier Bachmann berichtete nun in "Nature Geoscience", dass die Antwort wohl dazwischen liegt: Rund die Hälfte des Magmas ist fest und bildet eine Art Schwammstruktur mit Poren, in denen flüssige Gesteinsschmelze schwappt.
Mineralanalysen
Die Frage der Konsistenz des Magmas ist deshalb wichtig, weil ein Reservoir aus komplett flüssiger Schmelze ausbrechen könnte, erstarrtes Magma jedoch einen massiven Wärmezustrom aus dem Erdmantel bräuchte, um wieder flüssig zu werden. Erst dann könne sich eine Eruption ereignen, heißt es in einer Aussendung der ETH.
Bachmann und sein Team haben sich mit dieser Fragestellung anhand des "Kneeling Nun Tuffs" in New Mexiko beschäftigt. Sie nahmen dafür die Minerale Zirkon und Titanit, die in Magma vorkommen und bei Eruptionen an die Oberfläche gelangen, in den Blick. Für ihre Studien bestimmten sie das Alter und die chemische Zusammensetzung dieser Minerale in verschiedenen Gesteinsproben, um den Temperaturverlauf der Magmakammer dieses Supervulkans über die Zeit nachvollziehen.
Das Resultat: Über eine halbe Million Jahre hinweg muss die Temperatur in der Magmakammer zwischen 680 und 730 Grad Celsius gelegen haben. Daraus schließen die Forscher, dass der Supervulkan sich erst sehr lange "aufladen" musste, bevor er ausbrechen konnte. Die Mineralanalysen stützen frühere Ergebnisse der Arbeitsgruppe, die sie mit Computermodellen erzielten.
Kristalline Schwammstruktur
Beide Studien, die im Fachblatt "Nature Geoscience" erschienen sind, zeigen, dass Supervulkane über sehr lange Zeit "reifen" und nur im Abstand von Zehntausenden von Jahren ausbrechen können, so Bachmann: "Magma wird hauptsächlich als kristalline Schwammstruktur konserviert und muss auf jeden Fall durch Wärmezufuhr reaktiviert werden, ehe es zum Ausbruch kommen kann."
Eine Vorhersage, wann der nächste Supervulkan ausbricht, lassen die neuen Erkenntnisse zwar nicht zu, aber sie könnten künftig helfen, Anzeichen dafür besser einzuschätzen. Bachmann: "Die Eruption eines Supervulkans ist – zum Glück für uns – in jedem Fall ein sehr seltenes Ereignis." (APA, red, 5.10.2017)