Explosive Eruptionen: So zerbricht Magma

DETAILS: Veröffentlicht: März 30 2021

Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Fragments vulkanischer Asche. Das Vulkanglas (der gleichmäßig graue Hintergrund im Foto) ist intakt, aber ein gebrochener Kristall (dunkleres Grau) zeugt vom Bruch- und Heilungsprozess des Magmas während des Ausbruchs.

Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme eines Vulkanaschepartikels. Intaktes Vulkanglas (gleichmäßiger grauer Hintergrund) enthält zerbrochene Kristalle (dunkleres Grau), die die Zersplitterung und Heilung von Magma während Eruptionen dokumentieren.

Explosive Eruptionen: So zerbricht Magma

Neue Forschungsergebnisse zeigen, wie Asche und Lapilli entstehen, die aus Vulkanen mit besonders flüssigem Magma wie dem Ätna und dem Stromboli ausbrechen.

[Rom, 30. März 2021]

Obwohl das basaltische Magma von Vulkanen wie dem Ätna und dem Stromboli besonders flüssig ist, zerspringt es wie fallendes Glas. Doch gerade weil es flüssig ist, heilen viele Risse wieder, wodurch die Menge der ausgestoßenen Asche und ihre Auswirkungen auf die Menschen in der Umgebung der Vulkane reduziert werden.

Dies ist die Entdeckung eines Forscherteams des Nationalen Instituts für Geophysik und Vulkanologie (INGV), der Universität München, der Mexikanischen Universität für Wissenschaft und Kunst von Chiapas in Tuxtla und der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko in Mexiko-Stadt. Ihre Arbeit „Fracting and healing of basaltic magmas during explosive volcanic eruptions“ wurde kürzlich in Nature Geoscience veröffentlicht.

„Mit dieser Studie“, erklärt Jacopo Taddeucci, INGV-Forscher und Hauptautor des Artikels, „wollten wir verstehen, wie vulkanische Partikel entstehen – von Vulkanbomben, die die Größe eines Autos erreichen und rund um den Krater niedergehen können, bis hin zu mikroskopisch kleiner Vulkanasche, die sich Tausende von Kilometern weit verteilt. Alle diese Partikel entstehen, wenn das Magma, das einen Ausbruch verursacht, explosionsartig zersplittert. Bei basaltischem Magma, wie dem des Ätna oder des Stromboli, ist dieser Prozess noch nicht gut verstanden, und die Forscher haben widersprüchliche Theorien.“

Bei jeder Art von Ausbruch, von den kleinen Explosionen des Stromboli, die Touristen anlocken, über die gefährlichen Ausbrüche des Vulkans selbst bis hin zu den Lavafontänen, die heutzutage die Aktivität des Ätna kennzeichnen, zeigt basaltisches Magma spezifische Verhaltensweisen.

„Bei der Untersuchung von Proben zahlreicher Basaltausbrüche“, fährt der Forscher fort, „entdeckten wir, dass alle Proben mikroskopisch kleine, zerbrochene Kristalle enthielten. Um den Ursprung dieser Kristalle zu verstehen, führten wir Laborexperimente durch, bei denen wir Bomben vom Ätna einschmolzen und das geschmolzene Gestein anschließend durch Einspritzen von Gas unter Druck zur Explosion brachten. Wir konnten nachweisen“, fügt Taddeucci hinzu, „dass die Kristalle durch die Fragmentierung des Magmas zerbrachen. Die Eigenschaften dieser Kristalle zeigen, dass das scheinbar flüssige Basaltmagma tatsächlich zerbrechlich zerbrach, ähnlich wie ein fallendes Glas. Noch interessanter ist jedoch die Entdeckung, dass viele der beim Bruch entstandenen Brüche später wieder heilen, da das Magma zum Zeitpunkt der Fragmentierung noch geschmolzen ist. Dieser Prozess der Rezusammensetzung der Brüche reduziert die Menge der vom Vulkan ausgestoßenen Asche.“

"„Die erzielten Ergebnisse“, so der Forscher weiter, „helfen uns abzuschätzen, wie viele Partikel sich bei zukünftigen Eruptionen bilden werden und wie groß diese sein werden. Das ist ein wichtiger Punkt, um die Folgen explosiver Eruptionen zu bewältigen. Darüber hinaus führt uns dieses neue Wissen auch in die umgekehrte Richtung, nämlich zur Rekonstruktion der Dynamik vergangener Eruptionen durch die Untersuchung der von ihnen hinterlassenen Partikel. Diese Entdeckung eröffnet zweifellos neue Horizonte für die Erforschung des explosiven Vulkanismus.“ schließt Jacopo Taddeucci.

#INGV #Vulkane #Stromboli #Ätna #Magma

LINK: https://dx.doi.org/10.1038/s41561-021-00708-1

Explosive Eruptionen: So zerfällt Magma

Neue Forschungen zeigen, wie Asche und Lapilli entstehen, die von Vulkanen mit besonders flüssigem Magma wie dem Ätna und dem Stromboli ausgestoßen werden

[Rom, 30. März 2021]

Obwohl das basaltische Magma von Vulkanen wie dem Ätna und dem Stromboli besonders flüssig ist, zerspringt es wie ein fallendes Trinkglas. Doch gerade weil es flüssig ist, heilen viele Brüche, wodurch die Menge der ausgestoßenen Asche und ihre Auswirkungen auf die Anwohner der Vulkane reduziert werden.

Dies ist die Entdeckung eines Forscherteams des italienischen Nationalinstituts für Geophysik und Vulkanologie (INGV), der Universität München (Deutschland) und der mexikanischen Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas in Tuxtla sowie der Universidad Nacional Autónoma de México in Mexiko-Stadt. Die Arbeit „Fracturing and Healing of Basaltic Magmas While Explosive Volcanic Eruptions“ ist gerade in „Nature Geoscience“ erschienen.

„Mit dieser Studie“, erklärt Jacopo Taddeucci, Forscher am INGV und Erstautor der Studie, „wollten wir die Modalitäten der Entstehung vulkanischer Partikel verstehen, von Vulkanbomben, die die Größe eines Autos erreichen können und rund um den Krater niedergehen, bis hin zur mikroskopisch kleinen Vulkanasche, die wiederum bis zu Tausende von Kilometern weit verstreut wird. Alle diese Partikel entstehen, wenn das Magma, das einen Ausbruch verursacht, explosionsartig zerbricht.“

Bei basaltischen Magmen, wie denen des Ätna oder des Stromboli, ist dieser Prozess nicht gut verstanden und es gibt widersprüchliche Theorien unter den Forschern.“

Bei jeder Art von Explosion, von den kleinen Explosionen des Stromboli, die Touristen anziehen, über die gefährlichen Paroxysmen desselben Vulkans bis hin zu den Lavafontänen, die die anhaltende Aktivität des Ätna kennzeichnen, zeigt basaltisches Magma spezifische Verhaltensweisen.

„Bei der Untersuchung von Proben zahlreicher Basaltausbrüche“, fährt der Forscher fort, „haben wir festgestellt, dass sich in allen Proben mikroskopisch kleine, zerbrochene Kristalle befinden. Um den Ursprung dieser Kristalle zu verstehen, haben wir Laborexperimente durchgeführt, bei denen wir Bomben vom Ätna schmolzen und das geschmolzene Gestein anschließend durch Einleiten von Gas unter Druck sprengten. Dabei haben wir festgestellt“, fügt Taddeucci hinzu, „dass die Kristalle durch die Fragmentierung von Magma zerbrochen sind. Die Eigenschaften dieser Kristalle verraten uns, dass das scheinbar flüssige Basaltmagma in Wirklichkeit auf zerbrechliche Weise zerbrochen ist, ähnlich wie ein herunterfallendes Trinkglas. Noch interessanter ist jedoch die Entdeckung, dass viele der bei der Fragmentierung entstandenen Risse später wieder heilen, da das Magma bei der Fragmentierung noch geschmolzen ist.“

„Die gewonnenen Ergebnisse“, so der Forscher weiter, „helfen uns abzuschätzen, wie viele Partikel sich bei zukünftigen Eruptionen bilden und welche Größe sie haben werden. Das ist ein wesentlicher Punkt für den Umgang mit den Folgen explosiver Eruptionen. Darüber hinaus ermöglicht uns dieses neue Wissen auch den umgekehrten Weg: die Dynamik vergangener Eruptionen zu rekonstruieren, ausgehend von der Untersuchung der von ihnen hinterlassenen Partikel. Zweifellos eröffnet diese Entdeckung neue Horizonte für die Erforschung des explosiven Vulkanismus. “, schließt Jacopo Taddeucci.

#INGV #Vulkan #Stromboli #Ätna #Magma

Link: https://dx.doi.org/10.1038/s41561-021-00708-1

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