Die „Super-Eruption“ eines großen vulkanischen Systems tritt ungefähr alle 100.000 Jahre auf und wird als eines der katastrophalsten natürlichen Ereignisse auf der Erde angesehen, dennoch waren sich Wissenschaftler lange unsicher darüber, was diese heftigen Explosionen auslöst.
Ein in dieser Woche von Wissenschaftlern der Oregon State University (OSU) präsentiertes neues Modell deutet auf eine Kombination von Temperatureinfluss und der geometrischen Konfiguration der Magmakammer als mögliche Ursache der Super-Eruptionen.
Die Ergebnisse der von der National Science Foundation finanzierten Forschungsarbeit wurden auf dem Jahrestreffen der Geological Society of America in Minneapolis (Minnesota) vorgestellt.
Patricia „Trish“ Gregg, eine Postdoktorandin an der OSU und leitende Autorin der Modell-Studie sagt, die Bildung eines verformbaren Gesteinshalos um die Magmakammer herum erlaube es dem Druck, sich über zehntausende von Jahren aufzubauen, was in einer ausgedehnten Anhebung des Daches über der Magmakammer resultiere. Irgendwann lösen Brüche von oben den Kollaps der Caldera und die nachfolgende Eruption aus.
„Man kann es mit Rissen vergleichen, die oben auf backendem Brot entstehen, wenn es sich ausdehnt“, sagte Gregg, die am College of Oceanic and Atmospheric Sciences der OSU forscht. „Wenn die Magmakammer in der Tiefe unter Druck gesetzt wird, entstehen Risse an der Oberfläche, um die Expansion und Anhebung aufzunehmen. Letztendlich wachsen die Risse und wandern nach unten zur Magmakammer.
„Im Fall von sehr großen Vulkanen können die Risse die Wand der Magmakammer durchbrechen, wenn sie tief genug eindringen und so den Einbruch des Daches und die Eruption auslösen“, ergänzte Gregg.
Die Eruption von Supervulkanen stellt die kürzlichen Eruptionen normaler Vulkane in den Schatten und kann einen globalen Klimawandel bewirken, indem sie Eiszeiten und andere Auswirkungen hervorrufen. Ein solches Ereignis war die Huckleberry-Ridge-Eruption des heutigen Yellowstone-Nationalparks vor etwa zwei Millionen Jahren, die mehr als 2.000 Mal stärker war als die Eruption des Mount St. Helens von 1980 in Washington.
„Neben einem Meteoriteneinschlag sind diese Super-Eruptionen die schlimmste Umweltbedrohung, die unser Planet erfahren kann“, sagte Gregg. „Riesige Mengen an Material werden ausgestoßen, vernichten die Umwelt und erzeugen eine Gaswolke, die den Globus für Jahre einhüllt.“
Vorherige Anstrengungen zur Modellierung haben sich auf einen Eruptionsauslöser innerhalb der Magmakammer konzentriert, wovon Wissenschaftler dachten, er würde eine sichtbare Spur in der Gestalt von Ablagerungen einer vorangegangenen Eruption hinterlassen, meint Shanaka „Shan“ de Silva, ein Geologe an der OSU und Co-Autor der Studie. Trotzdem fehlte ein physikalischer Beweis für eine Vorläufer-Eruption am Ort dieser Super-Vulkane.
Das Modell deutet darauf hin, dass der Grund für die fehlende Vorläufer-Eruption darin liegen könnte, dass der Auslöser von oben kommt, nicht von innen, betonte de Silva.
„Statt die Hinweise in diesen Eruptionen für bare Münze zu nehmen, nahmen die meisten Modelle einfach kleine Eruptionen aus der Vergangenheit und versuchten, den Prozess auf supervulkanische Proportionen zu skalieren“, sagte de Silva. Diejenigen von uns, welche diese Phänomene untersuchen wissen seit langer Zeit, dass diese Eruptionen nicht einfach hochskalierte Mt. Mazamas oder Krakataus sind – die Skalierung ist nicht linear. Der Beweis ist deutlich.“
Es brauche einen „perfekten Sturm“ von Bedingungen, damit eine eruptive Magmakammer dieser Größe wachsen könne, sagt Gregg, was ein Grund dafür ist, dass Eruptionen von Supervulkanen in der Vergangenheit selten aufgetreten sind. Das Magmavorkommen, welches die Eruptionen antreibt könnte zwischen 10.000 und 15.000 Kubikkilometer groß sein und die Kammer benötigt wiederholtes Eindringen der Magma von unten, um das umgebende Gestein zu erhitzen und verformbar zu machen. Es ist dieser Anstieg der Verformbarkeit, der es der Kammer ermöglicht zu wachsen, ohne dass Magma auf konventionellere Weise abfließt.
Wenn die Magmakammern kleiner sind, könnten sie Magma in mehreren kleinen Eruptionen ausstoßen, bevor der Maximaldruck erreicht ist.
Die Yellowstone-Eruption ist eines der stärksten Supervulkan-Ereignisse der Geschichte und es geschah mehrere Male. Andere Supervulkane befinden sich im Toba-See auf Sumatra, den zentralen Anden, Neuseeland und Japan.
Gregg sagte, dass der Yellowstone trotz seiner explosiven Vergangenheit in nächster Zeit keine Super-Eruption auszulösen scheint, obwohl der langsame Prozess der vulkanischen Anhebung jeden Tag stattfinde.
„Die derzeitige Anhebung der Oberfläche im Yellowstone liegt im Bereich von Millimetern“, erklärte sie. „Als die Huckleberry-Ridge Eruption stattfand, war die gesamte Yellowstone-Region um hunderte von Metern angehoben, vielleicht sogar einen Kilometer.“
Die anderen Autoren der Untersuchung sind Erik Grosfils vom Pomona College und John Parmigiani, ein Ingenieur an der OSU.
(THK)
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