Vulkanausbruch: Wachsende Kristalle im Magma sollen Vorhersage verbessern

Bochum/Bristol (Großbritannien) – Kristalle in großen Magmakammern unter Vulkanen könnten wichtige Hinweise für drohende Ausbrüche liefern. Zu diesem Ergebnis kommen Geophysiker, die das Kristallwachstum in der gigantischen Magmakammer unter dem Vulkan Mount St. Helens analysiert haben, der 1980 ausgebrochen ist. Wie sie in der Zeitschrift „Science“ berichten, könnten ihre Ergebnisse auch auf andere Vulkane übertragen werden und zusätzlich Indizien für eine sichere Vorwarnung vor Vulkanausbrüchen liefern.

Ausbruch von Mount St. Helens

„Ein Zusammenhang zwischen Kristallwachstum und vulkanischer Aktivität ist lange vermutet worden, aber die nun entdeckten klaren Zusammenhänge sind bemerkenswert“, sagt Kate Saunders von der University of Bristol. Zusammen mit Kollegen von der Ruhr-Universität Bochum untersuchte sie mehrere hundert Gesteinsproben vom Mount St. Helens, die in den 1980er Jahren in einer Reihe von Ausbrüchen aus der Magmakammer an die Oberfläche gelangten. Die detaillierten Analysen von Kristallstruktur und chemischer Zusammensetzung wiesen im Vorfeld von Ausbrüchen deutliche Unterschiede auf. So veränderte sich vor allem das Verhältnis von Eisen- und Magnesiumanteilen in den Kristallen, die sich in für diesen Vulkan typischen Gesteinen Damit und Andesit finden.

Mit der großen Zahl der untersuchten Proben konnten die Vulkanologen belegen, dass das flüssige Magma der unterirdischen Kammer, die den Vulkan speist, in konzentrischen Kreisen kristallisierte. Diese Kreise ähneln im Prinzip den Jahresringen von Bäumen und geben wichtige Hinweise auf die unterirdischen Prozesse, die schließlich zu einem Ausbruch führen können. In den Monaten vor einem Ausbruch stellten die Forscher sich ändernde Anteile an Magnesium und Eisen in den Kristallen fest. Diese Änderungen korrelierten direkt mit der seismischen Aktivität in der Vulkanregion, die selbst auch als ein Vorwarnsignal genutzt wird.

Zusammen mit permanenten Messungen von austretenden Gasen und kleinen Erdbeben könnten deshalb in Zukunft auch Kristallanalysen wichtige Warnsignale für drohende Ausbrüche liefern. Allein das Sammeln dieser Daten und von Gesteinsproben ist nicht ungefährlich. Erschütterungen und Gasmengen können autarke Sensoren zwar automatisch aus der Ferne messen. Die für Kristallanalysen notwendigen Gesteinsproben müssten jedoch direkt am aktiven Vulkan gesammelt werden, um sie einer chemischen Analyse zu unterziehen.