Blick in den Vulkan
Dickenanalyse von magmatischen Fördergängen verbessert Vorhersage von Vulkanausbrüchen.
Um die Vorhersagegenauigkeit von Vulkanausbrüchen zu erhöhen und das Verständnis von Vulkanen zu verbessern, ist es wichtig zu verstehen, wie sich magmatische Gänge bilden und welcher Größenverteilung sie folgen. Wissenschaftler der Universitäten Göttingen und Uppsala haben erkaltete Magmagänge in erloschenen und erodierten Vulkanen untersucht und herausgefunden, dass die Dicken der magmatischen Gänge unabhängig vom geologischen Standort, ihres Typs oder ihrer Zusammensetzung hauptsächlich von der Festigkeit des Wirtsgesteins gesteuert werden.
Abb.: Magmatische Gänge schneiden durch die vulkanischen Schichten eines Vulkans auf La Palma. (Bild: M. Krumbholz)
Die Studie beruht auf der statistischen Auswertung der Dicken von tausenden magmatischen Gängen, die auf Island, Teneriffa und La Palma gemessen wurden. „Magmatische Gänge sind seit jeher prädestinierte Untersuchungsobjekte von Vulkanologen, da sie Magmakammern speisen und die Größe von vulkanischen Eruptionen maßgeblich beeinflussen“, berichtet Michael Krumbholz. Wenn Magmagänge wachsen, verursachen sie eine Hebung der Erdoberfläche, die an aktiven Vulkanen ständig überwacht wird, um das Risiko eines Ausbruchs abzuschätzen. „Neben der Tiefe ist die Dicke der Magmagänge der wichtigste Parameter, um diese Deformation richtig deuten zu können“, so Krumbholz.
Abb.: Schematische Skizze einer Magmakammer mit darüberliegendem Wirtsgestein. Das Wirtsgestein enthält Schwachstellen, diese bestimmen die Festigkeit des Gesteins und die Dicke der Magmagänge. (Bild: Nat. Commun.)
Die Untersuchung zeigt, dass die Dickenverteilung der Magmagänge hervorragend der Weibullverteilung folgt. Die Weibullverteilung ist in der Materialforschung bekannt und beschreibt mathematisch, wann man erwarten kann, dass ein Material bricht. Sie beruht auf dem Prinzip, dass ein Material immer zuerst an der schwächsten Stelle bricht, genau wie eine Kette immer am schwächsten Glied versagt. Die Verteilung berücksichtigt auch, dass zwei Proben des gleichen Materials aufgrund zufällig verteilter Schwachstellen niemals exakt gleich und damit auch niemals exakt gleich fest sind. „Daraus folgt, dass die Dicke der Magmagänge hauptsächlich von der Festigkeit des Wirtsgesteins gesteuert wird. Dies unterstreicht außerdem, wie wichtig es ist, die Materialstärke als Teil einer Wahrscheinlichkeitsverteilung und nicht als Konstante zu behandeln“, sagt Krumbholz. Die Autoren arbeiten nun daran, ihre Erkenntnisse in der Vulkanüberwachung anzuwenden.
GAU Göttingen / PH
