Totgeglaubter Supervulkan zeigt wieder Aktivität im Untergrund
Unter Japans Kikai-Caldera sammelt sich neues Magma. Forschende liefern Hinweise auf die Reaktivierung eines Supervulkans.
Wir wissen nur sehr wenig über die Prozesse, die zu einem erneuten Ausbruch von Supervulkanen wie der größtenteils unter Wasser liegenden Kikai-Caldera in Japan (siehe Abbildung) führen, und sind daher kaum in der Lage, Vorhersagen zu treffen.
Foto: SEAMA Nobukazu, CC BY
Das Wichtigste in Kürze
- Unter der Kikai-Caldera sammelt sich erneut Magma
- Das Reservoir entspricht dem des letzten Großausbruchs
- Chemische Daten zeigen: Es handelt sich um neues Magma
- Die Ergebnisse liefern ein Modell für andere Supervulkane
- Eine konkrete Ausbruchsvorhersage ist weiterhin nicht möglich
Forschende der Universität Kobe haben Hinweise darauf gefunden, dass sich das Magma-Reservoir der japanischen Kikai-Caldera erneut füllt. Nach dem gewaltigen Ausbruch vor rund 7300 Jahren sammelt sich wieder geschmolzenes Gestein im Untergrund. Die Daten zeigen ein großes Reservoir in relativ geringer Tiefe, das offenbar durch neu aufsteigendes Magma gespeist wird. Die Ergebnisse helfen dabei, die Entwicklungszyklen von Supervulkanen besser zu verstehen – auch mit Blick auf Systeme wie Yellowstone.
Was anders ist als bei kegelförmigen Vulkanen
Vor über sieben Jahrtausenden erschütterte eine der gewaltigsten Eruptionen des Holozäns den japanischen Archipel. Lange galt die Kikai-Caldera als zur Ruhe gekommen. Doch neue Messdaten zeigen: Im Untergrund sammelt sich erneut flüssiges Gestein an.
Einige Vulkane folgen nicht dem typischen Bild eines kegelförmigen Berges. Bei ihren Eruptionen werden enorme Magmamengen freigesetzt – im Bereich von mehreren hundert Kubikkilometern. Nach dem Ausbruch bricht die darüberliegende Erdkruste ein. Es entsteht eine weitläufige, flache Struktur: eine Caldera.
Das Erbe der Kikai-Akahoya-Eruption
Die Kikai-Caldera ist ein solches System. Der Ausbruch vor etwa sieben Jahrtausenden veränderte die Region massiv. Heute liegt ein Großteil der Struktur unter Wasser. Genau das verschafft der Forschung Vorteile.
„Die Lage unter Wasser ermöglicht es uns, systematische, groß angelegte Untersuchungen durchzuführen“, erklärt der Geophysiker Nobukazu Seama von der Universität Kobe.
Gemeinsam mit der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC) untersuchten die Forschenden den Untergrund mit seismischen Methoden. Dabei kamen zwei zentrale Techniken zum Einsatz:
- Airgun-Arrays: erzeugen kontrollierte seismische Impulse
- Meeresboden-Seismometer: messen die Ausbreitung dieser Wellen
Aus den Messdaten lässt sich ableiten, wie dicht oder geschmolzen das Material im Untergrund ist.
Ein riesiges Reservoir in geringer Tiefe
Die Ergebnisse der Studie, veröffentlicht in Communications Earth & Environment, zeigen eine Zone mit deutlich reduzierten Wellengeschwindigkeiten unter der Caldera. Das ist ein klarer Hinweis auf geschmolzenes Gestein.
Die wichtigsten Parameter des Reservoirs im Überblick:
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Tiefe | 2,5–6 km unter dem Meeresboden |
| Breite | bis zu 13 km |
| Volumen | ca. 200 km³ |
| Schmelzanteil | 3–10 % |
Nobukazu Seama ordnet die Ergebnisse ein: „Aufgrund seiner Ausdehnung und Lage ist klar, dass es sich tatsächlich um dasselbe Magma-Reservoir wie beim vorherigen Ausbruch handelt.“
Frischer Nachschub aus der Tiefe
Besonders spannend ist die Herkunft des Materials. Es handelt sich offenbar nicht um Reste der Eruption von vor 7300 Jahren. Im Zentrum der Caldera bildete sich in den letzten 3900 Jahren ein neuer Lavadom. Chemische Analysen dieses Gesteins zeigen eine andere Zusammensetzung als das Material der historischen Katastrophe.
„Das bedeutet, dass das Magma, das sich derzeit im Magma-Reservoir unter dem Lavadom befindet, wahrscheinlich neu eingepumptes Magma ist“, resümiert Seama. Das System ist also aktiv. Über mehrere Jahrtausende hinweg wurde kontinuierlich neues Material in die Magmakammer transportiert.
Blaupause für andere Supervulkane
Die Ergebnisse sind nicht nur für Japan relevant. Sie liefern Hinweise darauf, wie sich große Magmareservoirs generell entwickeln. Vergleichbare Strukturen finden sich auch bei anderen bekannten Calderen:
- Yellowstone (USA)
- Toba (Indonesien)
Auch dort liegen große Magmakörper in relativ geringer Tiefe. Im Yellowstone-System wird der Schmelzanteil je nach Zone auf etwa 10% bis 20% geschätzt. Die neue Studie unterstützt die Annahme, dass sich solche Systeme nach großen Eruptionen schrittweise wieder auffüllen.
Vorhersagen bleiben schwierig
Trotz der Fortschritte bleibt die zentrale Herausforderung bestehen: Eine konkrete Vorhersage von Ausbrüchen ist weiterhin kaum möglich. Die Messdaten zeigen, dass sich Magma ansammelt. Daraus lässt sich jedoch nicht ableiten, wann oder ob ein Ausbruch folgt. Die Zeiträume können mehrere tausend Jahre umfassen.
Die Forschung verfolgt daher ein anderes Ziel. Sie will die Prozesse im Untergrund besser verstehen und geeignete Messgrößen identifizieren. Seama formuliert es so: „Unser oberstes Ziel ist es, die entscheidenden Indikatoren für zukünftige riesige Eruptionen besser überwachen zu können.“
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