Supervulkanismus
von Romy Schmidt
Als es vor 200 Jahren auf der indonesischen Insel Sumbawa zu einem Vulkanausbruch kam, war die Eruption noch in der Schweiz zu spüren. Den Sommer des Jahres 1816, der eigentlich gar keiner war, verbrachte der englische Dichter Lord Byron in der Schweiz, nämlich am Genfer See.
Dort verfasste er im Juli das Gedicht „Darkness“, aus dem die folgenden Zeilen stammen:
„Morn came and went – and came, and brought no day.
And men forgot their passions in the dread of this their desolation;
and all hearts were chill’d into a selfish prayer for light.“
Seine Zeit in Genf war also geprägt von völlig verregneten und kalten Tagen, ja von gespenstischem Dunkel in einem Jahr ohne Sommer. Heute ist der Grund für dieses Wetterphänomen bekannt, denn im April des Jahres 1815 war in Indonesien der Vulkan Tambora ausgebrochen. Laut Expertenmeinungen handelte es sich damals mit einer Stärke von sieben auf dem Vulkanexplosivitätsindex um eine der sieben stärksten Eruptionen auf der Erde in den letzten 100.000 Jahren. In direkter Folge des Vulkanausbruchs sollen circa 100.000 Menschen den Tod gefunden haben.
Supereruptionen – es geht noch weitaus stärker
Der Vulkanausbruch des Jahres 1815 war in historischer Zeit zweifelsohne der heftigste. So übertrafen die mehr als 160 Kubikkilometer Asche und Lava selbst die Menge, die bei der Explosion der Kykladeninsel Thēra (Santorin) im Ägäischen Meer, wahrscheinlich im 17. Jahrhundert v. Chr., freigesetzt wurde. Allerdings geht es noch weitaus heftiger: So wird die Stärke eines Ausbruchs von Vulkanologen mit Hilfe des Vulkanexplosivitätsindexes (kurz: VEI) bestimmt. Eingeführt wurde der VEI von den US-amerikanischen Geologen Stephen Self und Chris Newhall bereits im Jahr 1982, wobei die beiden massgeblichen Messgrössen die Höhe der Eruptionssäule sowie die Menge des ausgestossenen vulkanischen Lockermaterials (sog. Tephra) sind.
Hinzu kommen zudem qualitative Beschreibungen, welchen jedoch eine geringere Bedeutung bei der Errechnung der Stärke eines explosiven Vulkanausbruchs zukommt. Während die Eruption auf Thēra mit einem Wert zwischen sechs und sieben auf dem Explosivitätsindex eingeordnet wird, hat der Ausbruch des Tambora schon einen Indexwert von sieben erreicht. Allerdings sind auch Vulkanausbrüche nachweisbar, deren Menge an ausgestossenem vulkanischem Lockermaterial tausend Kubikkilometer übersteigt und entsprechend einen Index von acht aufweisen. In den letzten 100.000 Jahren wurde diese Stärke jedoch nur zweimal erreicht, nämlich der vor circa 74.000 Jahren zuletzt auf Sumatra in Indonesien implodierte Supervulkan Toba und der 300.000 Jahre alte und vor 26.500 Jahren ausgebrochene neuseeländische Supervulkan Taupo. Aus diesen beiden Eruptionen gingen der Taupo- und der Toba-See hervor. Bei Ausbruch des Tobas wurden etwa 2800 Kubikkilometer Tephra ausgehoben, wodurch ein mehrere Jahre andauernder „nuklearer Winter“ verursacht wurde.
Eine interessante Frage ist zweifelsohne, ob derartige Supereruptionen, wie alle Ausbrüche mit Index sieben oder acht von Vulkanologen bezeichnet werden, in der Zukunft wieder stattfinden. Die Antwort ist simpel: mit Sicherheit! Ein gutes Beispiel hierfür ist der Yellowstone-Nationalpark, der sich im Bundesstaat Wyoming in den USA befindet, denn dort gab es bereits dreimal eine sogenannte Supereruption. Die erste ereignete sich vor rund 2,1 Millionen Jahren, die zweite vor etwa 1,2 Millionen Jahren und die letzte vor circa 640.000 Jahren. Dieser dritte Vulkanausbruch erreichte Toba-Dimensionen, wobei das als Lava-Creek-Eruption bezeichnete Ereignis seine Asche bis an die Küsten des Golfes von Mexiko sowie des Pazifischen Ozeans verteilte. Aufgrund der Tatsache, dass der Yellowstone auch heute noch vulkanische Aktivität aufweist, ist es durchaus möglich, dass es zu einer vierten Eruption kommt. Aus diesem Grund beobachten Vulkanologen diese Gegend akribisch, ebenso wie den Taupo-See, die Toba-Region und die in der Nähe von Neapel in Italien liegenden Phlegräischen Felder. Dort ereignete sich vor etwa 40.000 Jahren ein Vulkanausbruch, der einen Wert von sieben auf dem Vulkanexplosivitätsindex erreichte.
Bodenbewegungen können mögliche Anzeichen für Supereruptionen sein
Vulkanausbrüche speisen sich aus in etlichen Kilometern Tiefe liegenden Magmakammern. Deshalb ist auch das Beobachten der Bewegungen des Untergrundes sinnvoll. Derartige Magmakammern sind nicht – wie landläufig vermutet – vergleichbar mit Hohlräumen, sondern vielmehr als schwammartige Zonen beschreibbar, die eine Schmelze von 10 bis 30 Prozent aufweisen.
Im Allgemeinen speisen sich Magmakammern aus dem Erdmantel. Dies geschieht besonders häufig entlang der Subduktionszonen, also dort, wo sich zwei Platten aufeinander zubewegen, nämlich dem gesamten Bereich der Lithosphäre. Dort wird wasserhaltige Erdkruste in den eher zähplastischen Erdmantel gezogen und dann durch die eingedrungene Feuchtigkeit der Schmelzpunkt des Gesteins herabgesetzt. Das Gestein ändert in einer bestimmten Tiefe schliesslich seinen Zustand, wird flüssig und steigt auf. Fliesst nun neues Magma in eine Kammer, macht sich dies durch Beulen beziehungsweise Hebungen der Erdoberfläche bemerkbar. So ist es nicht verwunderlich, dass derartige Hebungen in einschlägigen Gebieten wie den Phlegräischen Feldern oder dem Yellowstone immer wieder beobachtet werden. Allerdings gibt es auch Senkungen, so dass die Hebungen noch kein ein klares und unmissverständliches Alarmzeichen bedeuten.
Sicher ist dagegen, dass es sich bei einer Supereruption nicht einfach nur um einen grossen Vulkanausbruch handelt; vielmehr wird davon ausgegangen, dass Supereruptionen qualitativ andere Ursachen haben als normale Vulkanausbrüche. Zu diesem Ergebnis kamen auch zwei letztes Jahr im Wissenschaftsjournal „Nature Geoscience“ veröffentlichte Forschungsarbeiten von Schweizer Wissenschaftlern. Die Forschergruppen simulierten im Labor den Druck, der im Erdinnern herrscht und ermittelten dann die Dichte von Magma. Allerdings zeigte sich diese – zumindest im Vergleich zum umgebenden Gestein – als relativ gering. Entsprechend ist anzunehmen, dass eine Magma-Ansammlung von ausreichender Grösse bereits durch den ihr innewohnenden Auftrieb aufsteigt. Ist dies der Fall, kommt es zu einem Ausbeulen der Erde, der Druck, der auf das Magma wirkt, sinkt ab und die gelösten Gase perlen rasch aus, wodurch die Erde um die Beule ringförmig aufreisst. Daraufhin sackt die zentrale Gesteinsdecke, die sich über der Magmakammer befindet, nach unten und es werden grosse Mengen Magma aus dem Spaltenring an die Oberfläche gedrückt. Die Folge ist eine Supereruption, denn es treten innerhalb kürzester Zeit Asche und Lava aus.
Junge Vulkansysteme sind eher ungefährlich
Magmamengen von einer derartigen Grösse sammeln sich allerdings – so die Berechnungen eines der Schweizer Teams – nicht in jungen Vulkansystemen, denn die obere Erdkruste ist dort noch so spröde und kalt, dass es durch das aufsteigende Magma lediglich zu einer elastischen Verformung der Kammerwände kommt.
Während dieses Prozesses bilden sich feine Risse. Kommt es zu weiteren kleinen Eruptionen, entweicht das Magma immer wieder durch entstandene Risse. Eine Ausdehnung der Magmakammer ist allerdings erst dann möglich, wenn ihre Wände im Laufe der Zeit plastisch verformbar geworden sind, so dass entlastende Risse nicht mehr notwendig sind. Nun kann sich das Magma bis eine bestimmte Grenze erreicht ist, sammeln. Erst dann bekommt die Flüssigkeit Auftrieb. Entsprechend kann es, wie beispielsweise am Yellowstone, immer wieder zu einer Ansammlung von Magmamassen kommen, ohne dass ein Supervulkanausbruch erfolgt. Es ist möglich, dass die nächste Supereruption in einem der bereits genannten und stetig beobachteten Gebiete wie der Taupo-, der Toba- ,der Yellowstone-Region oder den Phlegräischen Feldern stattfindet, allerdings muss dies nicht zwangsläufig so sein. So ist eine Supereruption letztlich auch in einer bis dato eher unauffälligen Vulkanprovinz wie beispielsweise der Lazufre-Region im chilenisch-argentinischen Grenzgebiet möglich. Ob, wann und in welcher Region es schliesslich zu einem Inferno kommt, ist kaum vorhersagbar, und selbst wenn, die Menschheit wäre nur schwerlich in der Lage, etwas dagegen zu unternehmen.
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