Das Geheimnis der Toba-Supereruption vor 73.000 Jahren

Quarzkristalle von der Eruption des Supervulkans Toba vor 73.000 Jahren zeigen ein anderes Isotopenverhältnis in ihren Randbereichen. (Image courtesy of Uppsala Universitet / CC BY-ND 3.0)
Quarzkristalle von der Eruption des Supervulkans Toba vor 73.000 Jahren zeigen ein anderes Isotopenverhältnis in ihren Randbereichen. (Image courtesy of Uppsala Universitet / CC BY-ND 3.0)

Forscher haben jetzt eine Erklärung dafür gefunden, was die größte Vulkaneruption auslöste, die die Menschheit je erlebt hat. Das Geheimnis des Vulkans wurde durch geochemische Hinweise in vulkanischen Quarzkristallen enthüllt.

Die tödlichsten Vulkane auf der Erde werden als Supervulkane bezeichnet. Sie können katastrophale Eruptionen erzeugen, die riesige Gebiete verwüsten, und eine globale Abkühlung des Klimas hervorrufen. Der indonesische Supervulkan Toba hatte vor etwa 73.000 Jahren eine solche Eruption, als 2.800 Kubikkilometer vulkanische Asche in die Atmosphäre geschleudert wurden, herabregneten und weite Gebiete in Indonesien und Indien bedeckten.

Wissenschaftler haben lange darüber debattiert, wie diese außergewöhnlichen Magmavolumen erzeugt werden, und was dieses Magma so explosiv ausbrechen lässt. Ein Forschungsteam der Uppsala University in Schweden hat zusammen mit internationalen Kollegen nun interessante Hinweise in millimetergroßen Kristallen aus der vulkanischen Asche und Gestein gefunden.

"Quarzkristalle, die in dem Magma wachsen, registrieren chemische und thermodynamische Veränderungen innerhalb des magmatischen Systems vor einer Eruption, ähnlich wie Baumringe Klimaveränderungen aufzeichnen. Wenn sich die Bedingungen innerhalb des Magmas ändern, reagieren die Kristalle und produzieren unterscheidbare Wachstumszonen, die diese Veränderungen aufzeichnen. Das Problem ist, dass jedes 'Baumring-Analogon' nur wenige Mikrometer groß ist, weshalb sie extrem schwer im Detail zu analysieren sind", sagte Dr. David Budd vom Department of Earth Sciences an der Uppsala University.

Die Forscher analysierten Quarzkristalle aus Toba und fanden eine einzigartige Verschiebung in der Isotopenzusammensetzung in Richtung des äußeren Kristallrandes. Die Kristallränder enthalten relativ gesehen einen geringeren Anteil des schweren Isotops 18O, verglichen mit dem leichteren Isotop 16O.

"Das niedrige Verhältnis von 18O zu 16O in den Rändern des Kristalls spricht dafür, dass sich in dem magmatischen System kurz vor der großen Eruption etwas dramatisch veränderte. Die Erklärung hinter diesen chemischen Signaturen ist, dass das Magma große Volumen eines lokalen Gesteins aufschmolz und aufnahm, das selbst durch ein relativ niedriges Verhältnis von 18O zu 16O charakterisiert ist.

Dieser Gesteinstyp enthält oft auch eine Menge Wasser, das in das Magma freigesetzt worden sein könnte und Dampf erzeugte, wodurch der Gasdruck innerhalb der Magmakammer anstieg. Der schnell ansteigende Gasdruck ließ das Magma letztendlich die Kruste durchbrechen und schleuderte tausende Kubikkilometer Magma in die Atmosphäre", erklärte Dr. Frances Deegan vom Department of Earth Sciences an der Uppsala University.

Glücklicherweise passieren diese katastrophalen Supereruptionen nur sehr selten.

"Biologen haben bereits früher gezeigt, dass besonders diese Eruption des Toba die Menschheit nahe an den Rand der Auslöschung brachte. Es wird hoffentlich viele tausend Jahre dauern, aber Tatsache ist, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis die nächste Supereruption stattfinden wird – vielleicht am Toba oder am Yellowstone (USA) oder irgendwo anders. Hoffentlich werden wir beim nächsten Mal mehr wissen und besser vorbereitet sein", sagte Professor Valentin Troll vom Department of Earth Sciences an der Uppsala University, der diese Studie der Toba-Quarze an der Uppsala University leitete.

Quelle

(THK)

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