Angetrieben wird ein Vulkanausbruch nach landläufiger Meinung von der Magmakammer des Feuerbergs: Wenn sich dieses Reservoir in der Erdkruste füllt und der Druck aus Magma und vulkanischen Gasen zunimmt, steigt das vulkanische Material an die Oberfläche – der Vulkan bricht aus. Es wird jedoch Tausende von Jahren dauern, bis das Magma in dieser unterirdischen Kammer abgekühlt ist, teilweise kristallisiert und sich mit dem Magma vermischt, das als nächstes fließt. Wenn der Vulkan ausbricht, leert sich die Magmakammer und speist die Lavaströme, die an die Oberfläche steigen. Ihre chemische Zusammensetzung spiegelt also die Bedingungen in der Magmakammer des Vulkans wider und bildet die für jeden Vulkan typische „chemische Signatur“ – so die Vermutung.
Explosion nach 800 Jahren
Doch der Ausbruch des Fagradalsfjall im Südwesten Islands widerspricht diesem Szenario, wie Sæmundur Halldórsson von der Universität Island und sein Team herausfanden. Der Ausbruch des Fagradalsfjall begann im März 2021, als in diesem Vulkangebiet etwa 40 Kilometer südlich von Reykjavik eine Spalte aufbrach und glühende Lava zu sprudeln begann. Einige der Lavafontänen schossen bis zu 450 Meter in die Höhe. Es war der erste Ausbruch auf der Halbinsel Reykjanes seit etwa 800 Jahren. Vulkanologen waren noch neugieriger darauf, was diesen Ausbruch verursacht hatte und was unter der Erde passierte. „Um zu verstehen, was die Aktivität antreibt, haben wir während des Ausbruchs die chemische Zusammensetzung der Lava, ihrer Kristalle und vulkanischen Gase überwacht“, berichten die Forscher. Sie nahmen wöchentlich Proben des abgebauten Materials.
Erstaunliche Veränderung
Das Ergebnis: Fagradalsfjall produzierte in den ersten Tagen des Ausbruchs Lava, die ziemlich arm an Gas und Metall war – wie die meisten anderen Vulkane Islands. Diese Lava zeigte die Zusammensetzung, die für Magma aus einer Magmakammer etwa 15 Kilometer unter der Oberfläche erwartet wird. „Er entspricht dem langjährigen Mittel der in der unteren Erdkruste gespeicherten Mantelschmelze“, erklären die Vulkanologen. Doch dann passierte etwas Erstaunliches: Innerhalb weniger Wochen nach Beginn des Ausbruchs veränderte sich die Chemie der Lava drastisch: „Als wir die Werte sahen, wurde schnell klar, dass diese neue Lava chemisch ungewöhnlich war: Sie gehörte zu einer extrem primitiven Lava -reich an Magnesium, wie wir es in Island in der gesamten Neuzeit noch nie gesehen hatten”, sagt Co-Autor Eemu Ranta von der University of Iceland.
Weltweit einzigartige Beobachtung
Solch eine schnelle und abrupte Änderung der Lavazusammensetzung während eines Ausbruchs war eine Überraschung für Vulkanologen: „In nur einem Monat zeigte der Ausbruch des Fagradalsfjall mehr chemische Variabilität als die Eruptionen des Kilauea-Vulkans auf Hawaii seit Jahrzehnten“, sagt Co-Autor Matthew Jackson der Universität von Kalifornien, Santa Barbara. „Der Island-Vulkan zeigte tausendmal höhere Änderungsraten als der Kilauea, wo sich die Lava selbst im Laufe der Jahre kaum verändert.“ Veränderungen in der Magmazusammensetzung und -herkunft während des Ausbruchs des Fagradalsfjall. © Halldórsson et al./ Natur, CC-by 4.0 Und eine so starke Veränderung ist auch ungewöhnlich für Island und das Vulkangebiet in Reykjanes: „Die Bandbreite der am Fagradalsfjall gemessenen Werte allein im ersten Monat ist so groß wie alle jemals in Südwestisland in den letzten 10.000 Jahren gemessenen Lavazusammensetzungen. “, sagt Jackson. Eine so schnelle, extreme Veränderung der Magmachemie eines Hotspot-Vulkans wurde noch nie in Echtzeit beobachtet.
Direkter Draht zum Erdmantel
Aber was steckte dahinter? Wie die Vulkanologen herausfanden, spiegelt die chemische Veränderung in der Lava des Fagradalsfjall eine radikale Veränderung des Lavanachschubs wider: Anstelle von „abgestandenem“ Magma aus der Magmakammer produzierte der Vulkan immer mehr frisches Magma direkt aus dem Erdmantel. „Die Eruption wurde direkt aus einem Mantelreservoir ohne längere Verzögerungen in einer flachen Zone der Erdkruste gespeist“, berichten Halldórsson und sein Team. Dies wurde lange vermutet, aber nie direkt beobachtet. „Der Ausbruch des Fagradalsfjall zeigt, wie schnell sich ein System aus tiefen Magmakanälen spontan umformen kann“, sagen die Vulkanologen. Die neuen Beobachtungen geben damit einen einzigartigen Einblick in die verborgenen Prozesse unter den Vulkansystemen. Sie könnten auch dazu beitragen, vulkanologische Modelle und damit potenzielle Gefahrenvorhersagen für aktive Vulkangebiete zu verbessern. (Nature, 2022; doi: 10.1038/s41586-022-04981-x) Diese: Natur, Universität von Kalifornien – Santa Barbara 19. September 2022 – Nadja Podbregar
