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Überdruck im Magmakessel

Was löst den Ausbruch eines Supervulkans aus?

Supervulkane entstehen ähnlich wie normale Vulkane: Magma steigt aus dem Erdmantel auf und sammelt sich in der Erdkruste an. Die Hitze dieser flüssigen Gesteinsmassen bringt weiteres Gestein zum Schmelzen, so dass sich unter der Erdoberfläche eine große Kammer ausbildet, die mit Magma gefüllt ist. Diese Kammer dehnt sich unter dem Einfluss der ständig nachströmenden Magmamassen immer weiter aus, wobei der Druck immer größer wird.

Dichteunterschiede zwischen Magma und dem umgebenden Gestein können einen Überdruck erzeugen, sodass in der Erdkruste Risse entstehen und sich das Magma seinen Weg an die Oberfläche bahnt. © Nigel Hawtin / ESRF

Überdruck im Untergrund

Verstärkt wird der Druck im Untergrund noch durch die im glutflüssigen Gesteinsbrei gefangenen, stark komprimierten Gase. Die gesamte Magmakammer gleicht dadurch einem überhitzten, riesigen Dampfkochtopf. Doch dieser Überdruck allein reicht nicht aus, um die gewaltige Energie zu erklären, die bei der Explosion eines Supervulkans frei wird.

Denn die Magmakammer eines Supervulkans kann mehrere Kilometer dick und bis zu hundert Kilometer breit sein. Sie ist deshalb viel zu groß, um allein durch Magma-Nachschub ausreichend Überdruck zu erhalten. Damit das Magma das Krustengestein über der Magmakammer durchschlagen und sich einen Weg an die Oberfläche bahnen kann, braucht es einen Druck, der 100 bis 400 Mal höher ist als der Luftdruck. Lange Zeit konnte nur spekuliert werden, wie dieser Druck und damit der Auslöser einer Supereruption zustande kommt.

Dichteunterschiede als Auslöser?

Anfang 2014 dann lieferten Forscher um Wim Malaie von der ETH Zürich entscheidende Hinweise. Ihre Hypothese: Der Überdruck in der Magmakammer könnte durch Dichteunterschiede zwischen dem weniger dichten, geschmolzenen Magma und dem vergleichsweise dichteren festen Gestein in der Umgebung erzeugt werden.

Dichtemessung mittels Röntgenstrahl © ESRF/Nigel Hawtin

„Der Effekt ist vergleichbar mit dem Auftrieb eines mit Luft gefüllten Fußballs unter Wasser, der durch das schwerere umgebende Wasser nach oben gedrückt wird“, erklärt Malfait. Um zu ermitteln, ob die Dichteunterschiede tatsächlich einen derart hohen Druck erzeugen können, haben er und seine Kollegen die Bedingungen in einer solchen Magmenkammer im Labor nachgebaut: Sie analysierten künstlich hergestellte Magmaschmelzen bei unterschiedlichen Druck- und Temperaturbedingungen mit Hilfe von Röntgenstrahlen der European Synchrotron Radiation Facility in Grenoble.

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Überdruck genügt

„Die Ergebnisse zeigen, dass bei einer ausreichenden Größe der Magmakammer allein der durch Dichteunterschiede verursachte Überdruck genügt, um die darüber liegende Kruste zu durchbrechen und eine Eruption in Gang zu setzen“, sagt Carmen Sanchez-Valle von der ETH.

Mechanismen, die herkömmliche Vulkanausbrüche begünstigen, wie etwa Sättigung des Magmas mit Wasserdampf oder tektonische Spannungen, können demnach zwar auch ihren Beitrag leisten, sind aber nicht erforderlich, um eine Supereruption in Gang zu setzen. Die Forscher hoffen nun, dass diese Erkenntnisse helfen könnten, die Gefahr durch scheinbar ruhende Supervulkane besser einzuschätzen.

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Nadja Podbregar
Stand: 20.11.2014

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Supervulkane
Verborgene Gefahr im Untergrund

Was ist ein Supervulkan?
Das Eigentliche liegt verborgen

Überdruck im Magmakessel
Was löst den Ausbruch eines Supervulkans aus?

Höllenregen aus Lava und Asche
Was passiert beim Ausbruch eines Supervulkans?

Vulkanischer Winter und Massensterben
Die globalen Folgen nach der Eruption eines Supervulkans

Ein Supervulkan als Dinokiller?
Dekkan-Trapp und die Folgen

Es kann sehr schnell gehen
Wie kündigt sich der Ausbruch eines Supervulkans an?

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