Chemischer Kipppunkt des Magmas bestimmt die Explosivität von Vulkanen

Lavastrom einer effusiven Eruption des Krafla-Vulkansystems auf Island im Jahr 1984. (Credits: Michael Ryan, U.S. Geological Survey)
Lavastrom einer effusiven Eruption des Krafla-Vulkansystems auf Island im Jahr 1984. (Credits: Michael Ryan, U.S. Geological Survey)

Effusive Eruptionen bestehen aus einem ruhigen und stetigen Lavafluss auf der Oberfläche, während explosive Eruptionen gewaltige Ereignisse sind, die heißes Material bis zu mehrere Kilometer hoch in die Atmosphäre schleudern können. Der Übergang zwischen diesen Eruptionstypen stellt eine der gefährlichsten Naturgefahren dar. Die Mechanismen zu verstehen, die solche Übergänge steuern, hat in den letzten Jahrzehnten zahllose Geoforschungsstudien inspiriert.

In einer neuen Studie, geleitet von Dr. Danilo Di Genova von der School of Earth Sciences der University of Bristol, liefert ein internationales Forschungsteam erstmals Belege dafür, dass ein unmerklicher Kipppunkt in der Chemie des Magmas weltweit effusive von explosiven Eruptionen deutlich unterscheidet. Darüber hinaus demonstrieren die Wissenschaftler, dass Veränderungen in der Feinstruktur des Magmas das explosive Potenzial von Vulkanen dramatisch erhöhen können.

Dr. Di Genova sagte: "Die neuen experimentellen Daten, thermodynamische Simulationen und Analysen ergänzender Daten aus den globalen Vulkanaufzeichnungen, die wir in unserer Studie präsentieren, liefern Belege für eine plötzliche Unterbrechung im Fließverhalten rhyolitischer Magmen, welche steuert, ob ein Vulkan effusiv oder explosiv ausbricht."

"Die identifizierte Fließstörung kann von kleinen Veränderungen in der Zusammensetzung der rhyolitischen Magmen durchzogen und durch Kristallisation, Assimilation, Magmawiederauffüllung oder -durchmischung ausgelöst werden. Veränderungen des durch die Zusammensetzung bestimmten Fließverhaltens können auch aus Veränderungen der Eigenschaften des Magmas selbst hervorgehen, beispielsweise Temperatur, Druck oder Fugazität des Sauerstoffs", ergänzte er.

Diese Veränderungen können durch chemische Verflüssigung in einer "Wiederbelebung" einer zuvor "verschlossenen" Magmakamma resultieren oder ein effizientes Ausgasen verhindern, was zu einen erhöhten explosiven Potenzial aufgrund chemisch "versteiften" Magmas führt.

Die Studie zeigt außerdem, wie die plötzliche Ausscheidung von eisenhaltigen Nanokristallen, die kürzlich in Vulkangestein gefunden wurden, das explosive Potenzial eines Magmas durch die Ablagerung von Eisen in der Schmelzstruktur erhöhen kann und wie sie Kernbildungspunkte für Gasblasen bereitstellt, die eine explosive Eruption auslösen.

Abhandlung: "A chemical tipping point governing mobilization and eruption style of rhyolitic magma" von D. Di Genova et al.

Quelle

(THK)

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