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Highway from hell

Geologie. - Der Irazú, übersetzt grollender Berg, ist ein Vulkan von der aktiven Sorte. Seit 1723 ist der Berg in Costa Rica mehr als 20 Mal ausgebrochen. Die geochemische Analyse eines Ausbruchs aus den 1960er Jahren brachte nun ein erstaunliches Ergebnis: Anscheinend existiert unter dem Irazú so etwas wie eine Autobahn in den Erdmantel. In "Nature" wurden Einzelheiten publiziert.

Von Dagmar Röhrlich | 01.08.2013

Zwei Jahre lang war der Irazú ab dem 13. März 1963 aktiv. Es war ein heftiger Ausbruch, der 20 Tote forderte und bei dem der Vulkan Hunderte von Häusern unter Schlamm und Asche begrub. Fast ein halbes Jahrhundert später haben sich Geochemiker nun die Asche dieses Ausbruchs vorgenommen und bei der Analyse eines Minerals namens Olivin Erstaunliches festgestellt:

"Wir wollten beim Irazú die Prozesse in der Magmakammer untersuchen. Ursprünglich ging es darum zu verstehen, wie sich ein Vulkanausbruch aufbaut. Aber dann deuteten chemische Signaturen im Olivin darauf hin, dass wir es nicht nur mit Prozessen in einer flachen Magmakammer unterhalb des Vulkans zu tun haben. Vielmehr gibt es eine tiefe, direkte Verbindung in den Erdmantel hinein: Unter diesem Vulkan steigt flüssiges Gestein dramatisch schnell aus dem Erdmantel an die Oberfläche auf."

Philipp Ruprecht vom Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University. Der Irazú ist Teil des Pazifischen Feuerrings: Dort sinkt ozeanische Kruste an so genannten Subduktionszonen ins Erdinnere, wo sie sich mit zunehmender Tiefe immer mehr erwärmt und im Erdmantel schließlich zu schmelzen beginnt. Magma entsteht:

"Dieses Magma steigt dann durch die Erdkruste auf und bildet ein Reservoir, das Stratovulkane wie den Irazú oder den Mount St Helens speist."

Der herkömmlichen Meinung zufolge sollte dieser Aufstieg des Magmas Hunderte oder Tausende von Jahren dauern. Ruprecht:

"Der Theorie zufolge entwickelt sich Magma allmählich, weil im Lauf der Zeit Minerale kristallisieren. Während schwere Minerale ausfallen, wird das Restmagma immer leichter und kann schließlich aufsteigen."

Die geochemischen Analysen der Olivine aus der Asche des Irazú-Ausbruchs erzählen jedoch eine andere Geschichte. Olivine gehören zu den Kristallen, die im Magma wachsen und die die gerade herrschenden Verhältnisse wiedergeben. Verräterisch war im diesem konkreten Fall ihr Nickelgehalt. Nickel ist ein für den Erdmantel typisches Element, und bei dem Ausbruch 1963 hatte es anscheinend keine Zeit, sich im Magma zu lösen:

"Das Magma, das die Eruption von 1963 auslöste, war wahrscheinlich direkt aus dem Erdmantel aufgestiegen - und zwar sehr schnell: Es überwand die 35 Kilometer innerhalb von Monaten und löste dann in der Magmakammer den Ausbruch aus. Das ist ein wirklich überraschendes Ergebnis unserer Untersuchung."

Unter dem Irazú gibt es also so etwas wie eine Autobahn zwischen Erdmantel und Magmakammer - und es muss eine Aufstiegshilfe geben: Als bester Kandidat dafür, den notwendigen Auftrieb zu geben, gilt derzeit der Gasgehalt dieses Magmas. Erste Untersuchungen an anderen Vulkanen in Alaska, Chile und Tonga legen nahe, dass dieser Mechanismus auch dort wirksam ist:

"Er ist einfach übersehen worden. Zwar wird nicht jeder Ausbruch eines Vulkans über einer Subduktionszone durch direkt aus dem Erdmantel aufsteigendes Magma ausgelöst. Aber wir finden diese geochemischen Signaturen auch anderswo. Außerdem legen die seismischen Aufzeichnungen des berühmten Pinatubo-Ausbruchs von 1991 nahe, dass damals das Magma ebenfalls innerhalb von wenigen Wochen aus 30 Kilometer Tiefe aufgestiegen war, und jetzt wollen wir diesen Verdacht auch geochemisch nachweisen."

Würden künftig Vulkane mit einer solchen direkten Verbindung zum Erdmantel seismisch so überwacht wie der Pinatubo, könnte das bei der Vorhersage von Ausbrüchen wichtig werden: Denn so lässt sich der schnelle Magmaaufstieg erkennen - und das bringt dann einige Monate Vorwarnzeit.