Magmareservoire liegen wie geschichtete Pfannkuchen unter der Toba-Caldera Forscher durchleuchten Supervulkan - scinexx | Das Wissensmagazin
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Magmareservoire liegen wie geschichtete Pfannkuchen unter der Toba-Caldera

Forscher durchleuchten Supervulkan

Unter diesem idyllischen See liegt die Caldera des Supervulkans Toba in Indonesien © Trond Ryberg/ GFZ

Geschichteter Magmavorrat: Unter dem Supervulkan Toba in Indonesien sammelt sich das Magma nur sehr langsam an, wie seismische Untersuchungen eines internationalen Forscherteams zeigen. Vor einer Eruption steigt das Magma erst über Millionen Jahre in die Höhe und sammelt sich wie ein Stapel Pfannkuchen schichtweise unter der Oberfläche. Erst dann folgt die enorme Eruption, schreiben die Forscher im Fachmagazin „Science“. Diese Erkenntnis könnte dabei helfen, künftige Supervulkan-Ausbrüche besser vorherzusagen.

Ob Yellowstone in den USA, Toba in Indonesien oder die Phlegräischen Felder in Italien: Sie alle gehören zu den Supervulkanen – vulkanischen Gebieten, die bei ihren Eruptionen enorme Mengen Lava aus stoßen. Dabei handelt es sich um echte Extremereignisse: Die Caldera des Toba auf Sumatra in Indonesien entstand bei einer der größten Vulkaneruptionen in der jüngeren Erdgeschichte. Vor circa 74.000 Jahren wurde hier die gewaltige Menge von 2.800 Kubikkilometern vulkanischen Materials in die Luft geschleudert, mit dramatischen globalen Folgen für Klima und Umwelt. Dabei bildete sich der 80 Kilometer lange Toba-See.

Seismisches Rauschen verrät Reservoirform

Christoph Sens-Schönfelder vom Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ in Potsdam und seine Kollegen aus Novosibirsk und Paris haben nun untersucht, wo die gewaltigen Mengen an Material herkommen, die diesen extremen Eruptionen aus den Vulkangebieten herausgeschleudert werden. Wie konnten sich diese gigantischen Massen eruptionsfähigen Materials in der Erdkruste ansammeln? War dies ein einzelnes Ereignis vor tausenden Jahren oder kann sich so etwas wiederholen?

Für ihre Studie installierten die Forscher ein Seismometernetzwerk in der Toba-Caldera. Sechs Monate lang zeichneten sie dabei das seismische Rauschen auf, die natürliche seismische Unruhe des Untergrunds, die sonst eher als Störung gilt. Die Geschwindigkeit dieser seismischen Wellen wird von der Richtung beeinflusst, in der die Erdkruste deformiert wird – beispielsweise durch einströmendes Magma. Dadurch lässt sich die Struktur des Untergrunds und damit auch des Magmareservoirs unter der Toba-Caldera wie mit einer Art Röntgenstrahlen durchleuchten.

Wie ein Stapel Pfannkuchen: Das Magmareservoir des Toba besteht aus vielen horizontalen Schichten. © Ivan Koulakov

Pfannkuchenstapel aus Magma

„Mit einer neuen seismischen Methode konnten wir die interne Struktur des Magmareservoirs unterhalb der Toba-Caldera untersuchen“, erklärt Sens-Schönfelder. Dabei zeigte sich, dass die Magmakammer nicht einfach eine ovale Höhle bildet, sondern aus zahlreichen, wie Pfannkuchen übereinander liegenden Schichten aufgebaut ist.

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Diese Beobachtung geben wertvolle Aufschlüsse darüber, wie sich der Ausbruch eines Supervulkans anbahnt: Demnach steigt im Laufe mehrerer Millionen Jahre allmählich Magma aus dem Erdmantel in die Höhe. In aufeinander folgenden Schüben sammelt sich das Magma dann in dem vulkanischen Reservoir, wobei jeder Schub quasi eine Pfannkuchenschicht bildet.

Wie stark diese horizontalen Reservoire gefüllt sind, könnte daher verraten, wie nahe ein solcher Supervulkan am nächsten Ausbruch ist, so die Forscher. Zumindest beim Toba besteht demnach wohl keine Gefahr, denn nur einige der Kammern sind bisher gefüllt. (Science, 2014; doi: 10.1126/science.1258582)

(Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, 31.10.2014 – NPO)

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