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StartseiteForschung aktuellMagmakammern beeinflussen Bodenerschütterungen21.10.2016

Vulkane und ErdbebenMagmakammern beeinflussen Bodenerschütterungen

Dass große Erdbeben auch an weit entfernten Vulkanen Erdbeben auslösen können, ist bekannt. Umgekehrt haben auch Magmakammern Auswirkungen auf die tektonischen Störungen in der Region. Allerdings gibt es dazu kaum Beobachtungen. Nun konnten japanische Geophysiker erstmals messen, wie ein Vulkan die Ausbreitung eines Erdbebens stoppt.

Von Dagmar Röhrlich

Japans größter und aktivster Vulkan Aso am 12. Oktober 2016 vier Tage nach dem letzten großen Ausbruch (Kyodo/MAXPPP/dpa picture alliance)
Japans größter und aktivster Vulkan Aso am 12. Oktober 2016 vier Tage nach dem letzten großen Ausbruch (Kyodo/MAXPPP/dpa picture alliance)
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Aiming Lin, Professor für Geophysik an der Universität Kyoto

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Es begann am 8. Oktober 2016, um 1:46 Uhr Ortszeit: Aus dem Aso quoll eine elf Kilometer hohe Aschesäule empor. Japans aktivster und größter Vulkan hatte sich zurückgemeldet.

Der Aso besteht aus einer großen Caldera, einem Einbruchskrater, der durch vier große Ausbrüche entstanden ist, und in dem fast ganz Köln Platz hätte. In den vergangenen 90.000 Jahren waren in dieser Caldera dann 17 Vulkankegel gewachsen, von denen einige bis heute aktiv sind.

Doch dem derzeitigen Ausbruch liegt eine besondere Geschichte zugrunde, erzählt Aiming Lin, Professor für Geophysik an der Universität Kyoto. Und diese Geschichte begann vor einem halben Jahr:

"Am 16. April 2016 erschütterte ein Erdbeben der Magnitude 7,1 die Präfektur Kumamoto im Südosten von Kyushu. Dabei riss die Erdkruste auf einer Länge von rund 40 Kilometern auf - vom Epizentrum südwestlich der Caldera in Richtung auf den Aso hin."

"Der Vulkan hat das weitere Aufreißen der Erdkruste verhindert"

Das Erdbeben war entlang einer bekannten Störung entstanden. Sie schneidet die Caldera und setzt sich über sie hinaus in Richtung auf einen Meeresarm hin fort. Weil ungeklärt war, wie Vulkane die Ausbreitung einer Bruchzone bei einem Erdbeben beeinflussen könnten, nutzten die Geophysiker die Gelegenheit.

Sie analysierten unter anderem die seismischen Informationen, griffen auf Drohnenkameras und Satellitenbilder zurück und kartierten den genauen Verlauf des frischen Bruchs. Das überraschende Ergebnis, so Aiming Lin:

"Durch das Erdbeben waren neue Störungen und Risse an der Oberfläche entstanden, die auch die Caldera schnitten. Und genau dort stoppte der Bruchprozess während des Bebens. Der Vulkan hat das weitere Aufreißen der Erdkruste verhindert."

Das Erdbeben verpuffte sozusagen unter dem Aso, obwohl es eine Energie von schätzungsweise 520.000 Tonnen TNT entfaltete und große Schäden verursachte:

"Die Magmakammer reicht unter der Caldera hinauf bis in Tiefen zwischen drei und zehn Kilometer. Die Magmakammer veränderte das tektonische Stressfeld in ihrer Umgebung, wirkte wie eine Barriere, stoppte das Beben. Die seismischen Wellen konnten das teilweise geschmolzene Gestein nicht aufreißen. Ohne diese Magmakammer hätte sich der Bruch wohl fortgesetzt, der Aso hat ihn begrenzt."

Erdbeben beschleunigte wiederum Vulkanausbruch

Zwei Naturgewalten waren aufeinander getroffen - und die Magmakammer unter dem Vulkan hatte sich als stärker erwiesen. Allerdings machten Aiming Lin und seine Mitarbeiter bald Indizien für aufsteigendes Magma aus. In ihrem bereits vor Wochen eingereichten aktuellen Aufsatz warnen die Geophysiker deshalb vor einem erhöhten Ausbruchsrisiko. Diese Warnung hat sich am 8. Oktober als richtig erwiesen:

"Es haben sich während des Erdbebens Brüche geöffnet, über die dann tatsächlich frisches Magma aufgestiegen ist. Das hat den Ausbruch des Vulkans beschleunigt."

Das Beben veränderte also die Dynamik des Vulkans - und beendete eine 36-jährige Ruhephase. Die am Aso gewonnenen Erkenntnisse sind wichtig für die Risikoabschätzung: Tektonische Stressfelder sollten sich realistischer modellieren lassen, wenn verstärkt lokal begrenzte Eigenschaften der Erdkruste wie Magmakammern einfließen.

Anmerkung der Redaktion:
Die Forschergruppe hat den Fachartikel in "Science", der diesem Beitrag zugrunde liegt, am 29. April 2019 wegen Fehlern in zwei Illustrationen offiziell zurückgezogen. Die Aussage ihres Aufsatzes aus dem Jahr 2016 bleibe aber trotz dieser Fehler weiter korrekt, betonen die Wissenschaftler.

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