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München (ots) -
- LMU-Vulkanologinnen und -Vulkanologen haben erstmals die in einer aktiven
Magmakammer herrschenden Bedingungen direkt rekonstruiert.
- Dazu untersuchten sie zu Glas erstarrtes Magma aus einem Bohrloch in Island.
- Ihre Ergebnisse zeigen, dass angebohrtes Magma innerhalb weniger Minuten
teilweise entgast.
Vulkanausbrüche gehören weltweit immer wieder zu den spektakulärsten
Naturphänomenen - allerdings bleiben die meisten Vulkane über lange Zeiträume
hinweg ruhig und inaktiv. Um vulkanische Aktivität genau vorherzusagen, ist es
wichtig, das Magma zu charakterisieren, bevor ein Ausbruch unmittelbar
bevorsteht. Ein Team um die LMU-Vulkanologin Dr. Janine Birnbaum konnte nun
erstmals die in einer Magmakammer herrschenden Bedingungen direkt rekonstruieren
und aufzeigen, wie Magma auf Bohrungen reagiert. Ihre im Fachmagazin Nature
veröffentlichten Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse, um die Überwachung
und Nutzungsmöglichkeiten der glühenden Gesteinsschmelze zukünftig zu
verbessern.
Magma wandert langsam aus den Tiefen der Erde an die Oberfläche. In der
Erdkruste kommt es oft vorübergehend zum Stillstand und kann dort Jahre,
Jahrzehnte oder sogar Jahrtausende verweilen. In dieser Zeit kühlt es ab,
kristallisiert, nimmt Gestein aus der umgebenden Erdkruste auf und verliert oder
gewinnt gelöste Gase, vor allem Wasser und Kohlendioxid - die eigentlichen
Antreiber eines Ausbruchs. Zur Eruption kommt es, wenn das Magmasystem gestört
wird. Etwa durch Wärmezufuhr, neues Magma aus der Tiefe oder die Bildung von
Blasen - ähnlich wie bei einer überhitzten Getränkedose, die sich aufbläht und
schließlich platzt.
Bohrung im Krafla-Vulkanfeld in Island
Um zu verstehen, wie sich Vulkane zwischen und vor Ausbrüchen verhalten, sind
detaillierte Informationen über die Temperatur, den Druck und den Gasgehalt des
Magmas in der Erdkruste wichtig. Oft liegt Magma aber tief unter der
Erdoberfläche und ist für direkte Messungen nicht zugänglich.
Für ihre neue Studie nutzten die Forschenden die Tatsache, dass unter dem
Krafla-Vulkanfeld im Nordosten Islands Magma überraschend nah an die Oberfläche
kommt: Während der Arbeiten am Geothermiekraftwerk Krafla im Jahr 2009 stieß
eine Bohrung des Iceland Deep Drilling Project 1 (IDDP-1) eher zufällig auf ein
Magmareservoir in nur etwa zwei Kilometern Tiefe. Dabei kam ein Teil des Magmas
mit kalter Bohrflüssigkeit in Berührung, welches so zu Glassplittern erstarrte.
Als die Forschenden diese Splitter untersuchten, standen sie vor einem Rätsel:
In dem erstarrten Magma fanden sie zwar viele kleine Blasen, aber deutlich
weniger gelöstes Gas, als die Forschenden unter den für das Magmareservoir
angenommenen Temperatur- und Druckbedingungen erwarteten. Um diesen Fund zu
erklären, entwickelten sie ein neues numerisches Modell. Dieses Modell zeigte,
dass das Magma auf die Bohrung reagierte und Gas verlor, bevor es vollständig zu
Glas erstarrte. Bereits frühere Messungen hatten ergeben, dass es mehrere
Minuten dauert, bis das Magma von seiner ursprünglichen Temperatur von etwa 900
°C auf etwa 520 °C abkühlt und zu Glas erstarrt. In dieser Zeit kann die
Schmelze entgasen, wodurch sich die beobachteten Blasen bilden, so die Vermutung
der Forschenden.
Gas entweicht innerhalb von fünf Minuten
Die Gasgehalte in den Glassplittern spiegeln demnach nicht die ursprünglichen
Bedingungen wider, sondern sind das Produkt dieses dynamischen Vorgangs. "Es ist
wie ein verwischtes Bild", erläutert Birnbaum. "Doch wenn wir wissen, wie sich
das System mit der Zeit verändert, können wir zurückrechnen, wie es ursprünglich
aussah." Indem sie die Entweichungsgeschwindigkeit des Gases simulierten,
konnten die Forschenden die ursprünglichen Gasgehalte rekonstruieren und zeigen:
Das im Glas "fehlende" Gas war während weniger als fünf Minuten Bohrzeit
entwichen.
Diese Erkenntnisse können nach Überzeugung der Forschenden dazu beitragen,
zukünftige Arbeiten in geothermischen Feldern auf aktiven Vulkanen sicherer zu
gestalten, und gleichzeitig den Weg ebnen für gezielte Bohrungen in Magma - etwa
zur Überwachung und Energiegewinnung.
Publikation:
J. Birnbaum et al.: Disequilibrium response to tapping crustal magma reveals
storage conditions. Nature 2026
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10317-w .
Kontakt:
Prof. Dr. Yan Lavallée
Lehrstuhl für Magmatische Petrologie und Vulkanologie/ Chair of Magmatic
Petrology and Volcanology
Direktor des Departments für Geo- und Umweltwissenschaften / Director of the
Department of Earth and Environmental Sciences
Tel: +49 89 2180 4256
E-Mail: yan.lavallee@lmu.de
Pressekontakt:
Claudia Russo
Ludwig-Maximilians-Universität München
Leopoldstr. 3
80802 München
Phone: +49 (0) 89 2180-2706
E-Mail: mailto:Claudia.Russo@lmu.de
Weiteres Material: http://presseportal.de/pm/60694/6243481
OTS: Ludwig-Maximilians-Universität München
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