München (OTS) – 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 .