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Zeugen aus der Magmakammer

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 01.06.2012 17:46

Aus gutem Grund überwachen manche Staaten Vulkane mit ausgedehnten Sensornetzwerken, insbesondere dann, wenn die Feuerberge nahe an dicht bevölkerten Gebieten liegen. Denn gegen eine Eruption hilft nur frühzeitiger Alarm und anschließende Evakuierung. Die Vulkan-Observatorien messen in der Regel die Erdbebentätigkeit und die Stärke und Zusammensetzung der Ausgasungen - doch eindeutig sind diese Messergebnisse nicht. Mineralogen haben jetzt solche Seismogramme vom Mount St. Helens mit Indizien direkt aus der Magmakammer korrelieren können. Sie hoffen so, die Zuverlässigkeit der Observatorien zu verbessern.

Aufnahme des Popocatepetl durch den Nasa-Satelliten Earth Observing 1 vom 25.04.12. (Bild: Nasa/EO-1).Der Popocatepetl rührt sich wieder. Der Vulkan ist nur rund 60 Kilometer von Mexico City, der größten Stadt des amerikanischen Doppelkontinents, entfernt und spuckt große Dampf- und Aschewolken. Das Vulkanobservatorium der Autonomen Universität von Mexiko registriert permanente Erdbeben in der Region des 5428 Meter hohen Vulkans und die Behörden bereiten die Evakuierung der angrenzenden Gebiete vor. Das Beobachtungsnetzwerk am Popocatepetl gehört zu den ausgefeilteren in der Welt, doch wie alle seine Paralleleinrichtungen hat es das Problem, dass seine Daten nicht eindeutig sind.

"Erdbeben können daher rühren, dass sich die Magmakammer für einen Ausbruch füllt, oder aber auch, dass einfach das Gestein bricht", erklärt die Mineralogin Kate Saunders von der Universität Bristol, "allein aufgrund der Seismogramme können wir das nicht entscheiden, sondern wir brauchen zusätzliche Informationen." Die liefern die Observatorien zwar auch jetzt schon, indem sie die Erdbebeninformation mit Messungen der Ausgasungen und der Bodenhebungen am Berg kombinieren, doch das reicht nicht. Natürlich werden die Behörden bei dramatischen Ergebnissen der Netzwerke schon als Vorsichtsmaßnahme die bedrohten Gebiete räumen, doch etwas mehr Sicherheit in den Messergebnissen wäre nicht nur in Mexiko erwünscht.

Falschfarbenbild eines Orthopyroxens (Bild: Science/Kate Saunders).Direkt in die Magmakammer hineinsehen oder sie zumindest mit Instrumenten zu verkabeln, liegt noch weit außerhalb menschlicher Fähigkeiten. Saunders und ihr Kollege Ralf Dohmen von der Ruhr-Universität gehen daher, wie sie in "Science" schreiben, einen Umweg und sehen sich die erstarrte Lava eines Vulkans an, um so Rückschlüsse auf zurückliegende Eruptionen und eventuell auch Vorhersagen für kommende Ausbrüche machen zu können. "Vulkane brechen oft in vergleichbarer Weise aus, oder durchlaufen Zyklen verschiedener Eruptionstypen", erklärt Saunders, "und wenn wir uns genügend Proben ansehen, sollten wir ein besseres Bild der künftigen Ausbrüche erhalten."

Die Mineralogen interessieren sich für Orthopyroxene, winzige Kristalle in der erstarrten Vulkanschmelze. Diese protokollieren offenbar das Geschehen in der Magmakammer, bevor sie zusammen mit dem Magma ausgeworfen werden. "Die Kristalle wachsen in konzentrischen Ringen, wie vielleicht Baumringe", erklärt Dohmen, "und ihre chemische Zusammensetzung ist ein Spiegelbild der physikalischen Bedingungen in der Magmakammer, sei es zum Beispiel, dass die Temperatur sich erhöht oder dass ein frisches Magma aus größeren Tiefen dann in die Magmakammer eindringt." Die Wissenschaftler benutzten eine Diffusions-Chronometrie genannte Methode, die sich zunutze macht, dass verschiedene magmatische Prozesse zu chemischen Unterschieden in den Kristallen führen. Wenn man die Verschiebungen in den Kristallen zeitlich festmachen kann, erhält man so die Chronologie des Kristallwachstums und kann diese mit den Messungen der Sensornetzwerke korrelieren.

Fast der gesamte Gipfel des Mount St. Helens wurde bei seinem gewaltigen Ausbruch 1980 weggesprengt.Genau das haben die Wissenschaftler mit Proben des Mount St. Helens im US-Bundesstaat Washington gemacht, der bereits vor seinem gewaltigen Ausbruch vom 18. Mail 1980 genauestens überwacht wurde. Mithilfe der Orthopyroxene konnten sie in den Seismogrammen tatsächlich die eruptionsträchtigen Bewegungen in der Magmakammer von Entgasungen und anderen weniger wichtigen Faktoren trennen. "Damit können wir den Ablauf im Vulkan dokumentieren", betont Kate Saunders. Die Hoffnung ist, dass sich mit solchen Analysen für die gut überwachten Vulkane dieser Welt auch Schlussfolgerungen für die Feuerberge ziehen lassen, die weniger gut oder gar nicht überwacht werden. "Wir können dorthin gehen und aus den Kristallen in den Lavaproben ablesen, was sich in den Monaten und Jahren vor der tatsächlichen Eruption getan hat", erklärt die britische Wissenschaftlerin. "Das gibt Informationen darüber, wie lange es bei verschiedenen anderen Vulkanen dauert, bis es zu einer großen Eruption kommt", ergänzt Ralf Dohmen.