Ein Schrecken ohne Ende

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Zu den größten Katastrophen der Erdgeschichte zählen neben kosmischen Einschlägen supervulkanische Eruptionen wie die des Toba-Vulkans auf Sumatra (Indonesien) vor etwa 75.000 Jahren, deren Auswirkungen sich über ganz Südostasien und darüber hinaus erstreckten. Ausbrüche ähnlicher Größenordnungen sind nur aus Yellowstone (USA) und von wenigen weiteren Vulkanen weltweit bekannt, die innerhalb des aktuellen geologischen Zeitalters des Quartärs aktiv waren. Bisher wurde angenommen, dass sich die Biosphäre innerhalb von Jahrzehnten bis Jahrhunderten von den Auswirkungen solcher Supereruptionen erholte. Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung von Prof. Dr. Axel Schmitt vom Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg konnte nun am Beispiel von Toba nachweisen, dass Supervulkane auch tausende Jahre nach ihrem Ausbruch aktiv und gefährlich bleiben.

Supervulkan-Eruptionen fördern sehr große Mengen Magma an die Erdoberfläche. Dabei bricht die Erdkruste über der sich entleerenden Magmenkammer ein, sodass sich ein oft wassergefüllter Kessel – eine sogenannte Caldera – bildet. Im Fall des Toba-Vulkans ist der Caldera-See etwa 100 Kilometer lang, 30 Kilometer breit und bis zu 500 Meter tief. „Diese Ausmaße belegen die ungeheure Zerstörungskraft derartiger vulkanischer Explosionen“, erläutert Prof. Schmitt, der die Arbeitsgruppe für Isotopengeologie und Petrologie am Institut für Geowissenschaften leitet. „Durch die Freisetzung von vulkanischem Staub und Gasen kann sich zudem das Erdklima verändern – es kommt zu einem sogenannten vulkanischen Winter, der mit weiträumiger Nahrungsknappheit und Massensterben einhergehen kann.“ Wann und wie sich die großen Magmenmengen, die bei einer Supereruption gefördert werden, ansammelten und in welcher Form das Magma vor und nach einem Ausbruch vorlag, sind daher wichtige Fragen in der Vulkanforschung.

Schema (nicht maßstabsgetreu) zur Veranschaulichung der prä-eruptiven Anordnung der Samosir-Dome und ihrer subsolidalen Extrusion im Kontext der wiederauflebenden Hebung von Samosir. (Quelle: s. Veröfftl.)

Um diesen Fragen nachzugehen, untersuchten die Wissenschaftler die Minerale Feldspat und Zirkon in Lavagestein, das nach dem Toba-Superausbruch im Innern der Caldera austrat. Anhand von radiometrischen Datierungen, die mit der Heidelberger Ionensonde – einem räumlich besonders hochauflösenden Massenspektrometer – durchgeführt wurden, gelang es, das Alter von Zirkonkristallen im Gestein zu bestimmen. Diesen und weiteren Untersuchungen zufolge blieb der Toba-Vulkan auch 5.000 bis 13.000 Jahre nach seinem Ausbruch aktiv und somit zumindest für seine nähere Umgebung gefährlich. Weitere Messungen ergaben außerdem, dass dieses Magma vergleichsweise kalt und in einem nahezu festen, gesteinsartigen Zustand an die Oberfläche gelangte. Nach Angaben der Forscher wird dieses Phänomen häufig in Kratern von Schichtvulkanen beobachtet, war in dieser Dimension bislang jedoch unbekannt. „Nach dem Toba-Ausbruch hat sich der abgekühlte Rand des zurückgebliebenen Magmas wie ein Schildkrötenpanzer aufgewölbt“, beschreibt Axel Schmitt diesen neu entdeckten Vorgang.

„Wir müssen unser Verständnis von Vulkanen diesbezüglich anpassen“, betont Prof. Dr. Shanaka de Silva von der Oregon State University (USA), der derzeit mit einem Humboldt-Forschungspreis für international führende Wissenschaftler an der Universität Heidelberg forscht. „Um eine vulkanische Eruption vorherzusagen, versuchen wir normalerweise anhand von geophysikalischen Methoden zu bestimmen, ob sich unterirdisch geschmolzenes Gestein angesammelt hat. Unsere Studie zeigt, dass Vulkane auch ausbrechen können, wenn das Magma direkt unter dem Vulkan fest ist. Das bedeutet, dass wir unsere Überwachungs- und Frühwarnsysteme für aktive Vulkane anpassen und auch ihr Gefährdungspotential anders bewerten müssen.“


Veröffentlichung: A.E. Mucek, M. Danisik, S.L. de Silva, D.P. Miggins, A.K. Schmitt, I. Pratomo, A. Koppers, J. Gillespie: Resurgence initiation and subsolidus eruption of cold carapace of warm magma at Toba Caldera, Sumatra. Communications Earth & Environment (3 September 2021), https://doi.org/10.1038/s43247-021-00260-1

Quelle: off. Pm der Universität Heidelberg

Titelbildunterschrift: Teilansicht des Toba-Sees in Sumatra (Indonesien). Dieser See füllt eine vulkanische Einbruchsstruktur, die nach einer gewaltigen Explosion von 75.000 Jahren zurückblieb. (Foto: Adonara Mucek)


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Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie besitzt ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.

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