Wie Vulkane ausbrechen

Kein Vulkanausbruch gleicht einem anderen. Mal werden heiße Gesteinsmassen explosionsartig aus dem Schlot katapultiert, mal fließt zähflüssige Lava langsam über Tage und Wochen die Vulkanhänge hinab. Wie der Vulkan ausbricht, bestimmt auch das Risiko für die Menschen in der näheren Umgebung. Allerdings ließen sich Vulkanausbrüche bislang kaum im Vorhinein abschätzen. Doch nun gelang es Vulkanologen, verschiedene Merkmale zu identifizieren, mit denen sich in Zukunft die Art eines Vulkanausbruchs vorhersagen lässt. In der Fachzeitschrift „Nature“ berichten die Wissenschaftler über ihre detaillierten Analysen während des Ausbruchs des Vulkans Kīlauea auf Hawaii im Mai 2018.

Diana Roman vom Earth and Planets Laboratory der Carnegie Institution for Science in Washington und ihre Kollegen gewannen in der frühen Ausbruchphase des Kīlauea sehr schnell zahlreiche Messdaten. Diese reichten von der chemischen Zusammensetzung ausströmender Lava bis zu kleinen Erdbeben, die mit einem Netzwerk von Seismometern aufgezeichnet wurden. So entdeckten die Vulkanologen am Kīlauea ein besonderes Gebiet, in dem sich eine Vielzahl kleiner Beben ereignete. Die Beben breiteten sich jeweils um 90 Grad gedreht zueinander aus. Dieses Phänomen trat bei früheren Ausbrüchen des Kīlauea nicht auf und war sehr ungewöhnlich. Doch die Forscher fanden eine Erklärung: Offenbar war das Magma nun deutlich zähflüssiger als bei früheren Ausbrüchen. Denn nur flüssige Gesteinsmassen mit hoher Viskosität konnten die gedrehte Ausbreitung der Beben verursachen.

„Die Viskosität des Magmas bestimmt, wie weit und wie schnell Lava bei einem Ausbruch austritt“, sagt Roman. Dünnflüssiges Magma, also solches mit niedriger Viskosität, lässt Lava relativ schnell die Hänge herabfließen. Zähflüssiges Magma jedoch kann heiße Gase besser einschließen, sodass sich ein hoher Druck im Vulkan aufbauen kann. Dieser entlädt sich dann in explosiven Ausbrüchen. Damit ließ sich erstmals ein Zusammenhang zwischen Vorbeben, Viskosität des Magmas und der Art einer Eruption während eines Vulkanausbruchs herstellen.

„Auf diese Weise helfen solche Vorbeben, den Charakter eines Vulkanausbruchs vorherzusagen“, sagt Roman. Zuvor waren vergleichbare Untersuchungen nur lange nach einem Ausbruch möglich. Mit weiteren Analysen wollen die Forscher den Zusammenhang zwischen der Viskosität des Magmas und geologischen Verwerfungen an einem Vulkan noch besser verstehen. Dazu planen sie, sowohl künftige Vulkanausbrüche wie auf Hawaii möglichst zeitnah zu untersuchen als auch das Fließverhalten von Magma im Labor genauer zu analysieren. Durch diese Forschung könnte es zukünftig gelingen, den Charakter eines Vulkanausbruchs schnell vorherzusagen, um rechtzeitig geeignete Schutzmaßnahmen zu ergreifen.