Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zyklische Veränderung von Magma liefert Indizien für Gefährlichkeit eines Vulkanausbruchs

22.11.2016

Studie ermittelt Zusammenhang zwischen zyklischen Schwankungen bei Magmatemperatur und -wassergehalt und der Explosivität eines Vulkans

Die Vorhersage, wie gefährlich ein Vulkanausbruch sein wird, ist für die Frühwarnung außerordentlich wichtig, sie ist aber auch außerordentlich schwierig. Vulkanologen der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben in Kooperation mit Wissenschaftlern der Leibniz Universität Hannover und der Universität Uppsala in Schweden Anhaltspunkte ermittelt, die Hinweise auf die Gefährlichkeit einer bevorstehenden Eruption geben können.


Kelud in Indonesien: Blick in den Krater

Foto/©: Mike Cassidy, JGU

Für ihre Untersuchung nutzten sie winzige Einschlüsse magmatischer Schmelztröpfchen in Kristallen, um die Bedingungen zu verstehen, die vor einem explosiven Ausbruch in dem Magmenreservoir unter einem Vulkan herrschen. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Geology publiziert.

Magmareservoirs unterhalb eines Vulkans wachsen durch schubweise Injektionen frischen Magmas. Diese wiederkehrenden, pulsartigen Magmenschübe können den physikalischen und chemischen Zustand des vorhandenen Magmas drastisch ändern. Dementsprechend variieren Temperatur und Wassergehalt von Magmen während der Lebensdauer eines Vulkans.

Die Wissenschaftler gehen jetzt davon aus, dass es für die Gefährlichkeit eines Vulkanausbruchs entscheidend ist, an welchem Punkt der zyklischen Schwankungen die Eruption erfolgt. Je nachdem kann es zu einem eher explosiven oder eher effusiven Ausbruch kommen. Explosive Vulkanausbrüche erzeugen große Mengen an Asche und beeinträchtigen ein größeres geographisches Gebiet, während effusive Eruptionen meist Lavaflüsse hervorbringen, was für die Bevölkerung der Umgebung ein geringeres Risiko darstellt.

Die Wissenschaftler haben für ihre Untersuchung Gesteinsproben des indonesischen Vulkans Kelud verwendet. Kelud gilt als einer der gefährlichsten Vulkane der Welt. Über zwei Millionen Menschen leben in einem Radius von 30 Kilometern Entfernung. Mehr als 5000 Menschen haben allein bei Eruptionen im 20. Jahrhundert ihr Leben verloren. Erst im Jahr 2014 kam es zu einer explosiven Eruption, bei der Asche über 200 Kilometer weit verteilt wurde und 200.000 Menschen evakuiert werden mussten.

„Kelud ist wie viele andere Vulkane auch sehr unberechenbar, weil sich die Art und Weise der Ausbrüche häufig ändert“, sagt der Vulkanologe Dr. Mike Cassidy vom Institut für Geowissenschaften der JGU. 2014 war der Ausbruch explosiv, 2007 hingegen erzeugte eine Eruption nur wenig Asche und einen kleinen Lavafluss innerhalb des Kraters.

Bei der Untersuchung des Vulkangesteins von Kelud stellten Cassidy und seine Kollegen fest, dass sich das Magma vor dem explosiven Ausbruch im Jahr 2014 in einem vergleichsweise kühlen und wasserreichen Zustand befand. Dagegen war das Magma 2007, vor der weniger explosiven Eruption des Lavadoms, heißer und trockener.

„Selbst eine relativ kleine Änderung der Temperatur und des Wassergehalts kann zu einer drastischen Veränderung der chemischen und physikalischen Eigenschaften des noch in der Erde ruhenden Magmas führen“, erklärt Cassidy, Erstautor der Studie. „Wenn zum Beispiel die Temperatur fällt, wird das Magma zähflüssiger und das enthaltene Gas kann schwieriger entweichen. Dies führt zu einem Druckaufbau und einer explosiven Eruption.“

Heißere und trockenere Zustände von Magma führen die Wissenschaftler auf die Injektion von wasserarmem Magma aus tieferen Regionen zurück, das sich mit der vorhandenen Gesteinsschmelze in der Magmakammer mischt. „Die Studie liefert Anhaltspunkte für unser Verständnis, warum Vulkane auf verschiedene Art und Weise ausbrechen, und könnte in Zukunft zur Vorhersage beitragen, wie explosiv eine bevorstehende Eruption werden könnte“, erwartet Mike Cassidy.

Veröffentlichung:
Mike Cassidy et al.
Volatile dilution during magma injections and implications for volcano explosivity
Geology, Dezember 2016
DOI: 10.1130/G38411.1

Fotos:
http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/09_geo_vulkanologie_magma_reservoir_01.jpg
Kelud in Indonesien, einer der gefährlichsten Vulkane der Welt
Foto/©: Mike Cassidy, JGU

http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/09_geo_vulkanologie_magma_reservoir_02.jpg
Kelud in Indonesien: Blick in den Krater
Foto/©: Mike Cassidy, JGU

http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/09_geo_vulkanologie_magma_reservoir_03.jpg
Bimsstein von dem explosiven Vulkanausbruch 2014
Foto/©: Mike Cassidy, JGU

http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/09_geo_vulkanologie_magma_reservoir_04.jpg
Einschlüsse von Schmelze (kleine schwarze Punkte) innerhalb von Feldspatkristallen, die dazu genutzt wurden, die Veränderung des Magmas in der Erdkruste zu verfolgen.
Foto/©: Mike Cassidy, JGU

Kontakt und weitere Informationen:
Dr. Mike Cassidy
AG Vulkanologie
Institut für Geowissenschaften
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-27004
E-Mail: mcassidy@uni-mainz.de
http://www.vulkanologie.uni-mainz.de/Site/Mike_Cassidy.html

Weiterführende Links:
http://www.geowiss.uni-mainz.de/714_DEU_HTML.php
https://sites.google.com/site/drmikecassidyvolcanoscientist/home
http://geology.gsapubs.org/content/44/12/1027.abstract?etoc

Petra Giegerich | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Asche Eruption Geowissenschaften Magma Vulkanausbruch Vulkane

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Grönlands Eispanzer schrumpft immer schneller – Geodäten der TUD werten Satellitendaten für internationale Studie aus
11.12.2019 | Technische Universität Dresden

nachricht Zukunft der Meeresspiegel
11.12.2019 | Deutsches Klima-Konsortium e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik

In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.

Laserspektroskopie neutraler Atome und einfach geladener Ionen hat während der vergangenen Jahrzehnte Dank einer Serie technologischer Fortschritte eine...

Im Focus: Highly charged ion paves the way towards new physics

In a joint experimental and theoretical work performed at the Heidelberg Max Planck Institute for Nuclear Physics, an international team of physicists detected for the first time an orbital crossing in the highly charged ion Pr⁹⁺. Optical spectra were recorded employing an electron beam ion trap and analysed with the aid of atomic structure calculations. A proposed nHz-wide transition has been identified and its energy was determined with high precision. Theory predicts a very high sensitivity to new physics and extremely low susceptibility to external perturbations for this “clock line” making it a unique candidate for proposed precision studies.

Laser spectroscopy of neutral atoms and singly charged ions has reached astonishing precision by merit of a chain of technological advances during the past...

Im Focus: Ultrafast stimulated emission microscopy of single nanocrystals in Science

The ability to investigate the dynamics of single particle at the nano-scale and femtosecond level remained an unfathomed dream for years. It was not until the dawn of the 21st century that nanotechnology and femtoscience gradually merged together and the first ultrafast microscopy of individual quantum dots (QDs) and molecules was accomplished.

Ultrafast microscopy studies entirely rely on detecting nanoparticles or single molecules with luminescence techniques, which require efficient emitters to...

Im Focus: Wie Graphen-Nanostrukturen magnetisch werden

Graphen, eine zweidimensionale Struktur aus Kohlenstoff, ist ein Material mit hervorragenden mechanischen, elektronischen und optischen Eigenschaften. Doch für magnetische Anwendungen schien es bislang nicht nutzbar. Forschern der Empa ist es gemeinsam mit internationalen Partnern nun gelungen, ein in den 1970er Jahren vorhergesagtes Molekül zu synthetisieren, welches beweist, dass Graphen-Nanostrukturen in ganz bestimmten Formen magnetische Eigenschaften aufweisen, die künftige spintronische Anwendungen erlauben könnten. Die Ergebnisse sind eben im renommierten Fachmagazin Nature Nanotechnology erschienen.

Graphen-Nanostrukturen (auch Nanographene genannt) können, je nach Form und Ausrichtung der Ränder, ganz unterschiedliche Eigenschaften besitzen - zum Beispiel...

Im Focus: How to induce magnetism in graphene

Graphene, a two-dimensional structure made of carbon, is a material with excellent mechanical, electronic and optical properties. However, it did not seem suitable for magnetic applications. Together with international partners, Empa researchers have now succeeded in synthesizing a unique nanographene predicted in the 1970s, which conclusively demonstrates that carbon in very specific forms has magnetic properties that could permit future spintronic applications. The results have just been published in the renowned journal Nature Nanotechnology.

Depending on the shape and orientation of their edges, graphene nanostructures (also known as nanographenes) can have very different properties – for example,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Analyse internationaler Finanzmärkte

10.12.2019 | Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Kein Seemannsgarn: Hochseeschifffahrt soll schadstoffärmer werden

11.12.2019 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Vernetzte Produktion in Echtzeit: Deutsch-schwedisches Testbed geht in die zweite Phase

11.12.2019 | Informationstechnologie

Verbesserte Architekturgläser durch Plasmabehandlung – Reinigung, Vorbehandlung & Haftungssteigerung

11.12.2019 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics