Heidelberg – Im Vergleich zu vulkanischen Supereruptionen machen sich herkömmliche Vulkanausbrüche geradezu harmlos aus. Explodiert ein Supervulkanen, dann werden nach der gängigen Definition mindestens 1.000 Kubikkilometer Magma ausgeworfen, was Auswirkungen auf die gesamte Erde haben kann. Das entspricht etwa dem Hundertfachen jener Menge, die der Pinatubo 1991 auf den Philippinen ausgeschleudert hat, einer der gewaltigsten Ausbrüche des 20. Jahrhunderts. Große, oberflächennahe Magma-Ansammlungen bedeuten allerdings nicht automatisch, dass es zu einer Supereruption kommen muss, wie deutsche Forscher nun in den Anden entdeckt haben.

Die Geowissenschafter der Universität Heidelberg haben gemeinsam mit Kollegen aus den USA herausgefunden, dass sich in der Altiplano-Puna-Region seit der letzten Supereruption vor etwa 2,9 Millionen Jahren kontinuierlich ein Magmavolumen von supervulkanischen Dimensionen gebildet hatte. Diese Magmen gelangten aber – zum Glück für die Region und den Rest des Globus' gleichermaßen – nicht in einer katastrophalen Eruption an die Oberfläche, sondern erstarrten durch langsame Abkühlung als plutonische Gesteine in der Tiefe.

"In einer supervulkanischen Eruption werden mehr als 1.000 Kubikkilometer große
Mengen an Magma ausgespien, das sich zuvor in oberflächennahen Reservoiren angesammelt hat", erklärt Axel Schmitt vom Institut für Geowissenschaften. "Diese Speicher werden wiederum aus tieferen Stockwerken in der Erdkruste und dem darunterliegenden Erdmantel gespeist. Während der Eruption brechen die überlagernden Gesteinsschichten in die entleerte Magmakammer ein, wobei sich Kessel, sogenannte Calderen, mit Durchmessern von bis zu 100 Kilometern bilden können."

Sieben Supervulkan-Ausbrüche in 10 Millionen Jahren

In der Altiplano-Puna-Region im heutigen Grenzbereich von Chile und Bolivien ereigneten sich innerhalb der vergangenen zehn Millionen Jahre mindestens sieben Supereruptionen, die jüngste vor etwa 2,9 Millionen Jahren. Eine offene Frage ist, warum es danach zu keinen weiteren riesigen Eruptionen kam und ob die Region heute für solche Ereignisse als inaktiv angesehen werden kann.

Gemeinsam mit amerikanischen Kollegen untersuchten die Heidelberger Wissenschafter anhand von Proben aus fünf vergleichsweise kleinen Lavadomen in Nordchile und Südost-Bolivien die bislang jüngsten Eruptionen, die in ihrer chemischen Zusammensetzung den supervulkanischen Magmen aus der Region entsprechen. Dabei bestimmten sie mit Hilfe eines räumlich hochauflösenden Massenspektrometers das Alter haarfeiner Zirkonkristalle aus diesen Lavaströmen.

"Das Mineral Zirkon bildet sich fast ausschließlich in Schmelzen und zeigt daher mit seinem Alter an, zu welchem Zeitpunkt sich Magma unter dem Vulkan befunden hat", erklärt Schmitt. "Das überraschende Ergebnis war, dass in allen fünf von uns untersuchten Vulkanen Zirkonalter gemessen wurden, die sich kontinuierlich vom Zeitpunkt der Eruption vor etwa 75.000 Jahren bis zurück zum Alter der letzten Supervulkaneruption erstreckten."

Modellrechnungen ergaben, dass die Bildung von Zirkon über einen derart langen Zeitraum nur möglich ist, wenn der Magmennachschub mit einem für eher kleine Vulkane unerwartet hohen Zustrom von etwa einem Kubikkilometer Magma in 1.000 Jahren erfolgte. "Dies bedeutet, dass sich über einen langen Zeitraum unter den fünf Lavadomen ein Magmenvolumen mit supervulkanischen Ausmaßen angesammelt haben muss, das als plutonisches Gestein in der Tiefe erstarrte."

Supereruption kann noch kommen

Das Fehlen einer großen vulkanischen Eruption bedeutet allerdings nicht unbedingt, dass die magmatische Tätigkeit völlig zum Erliegen gekommen ist, wie der Vulkanologe betont. Möglicherweise hat sich der Magmenaufstieg aus tieferen Bereichen in den vergangenen 2,9 Millionen Jahren nur verlangsamt, so dass sich in der Unterwelt der Anden ein riesiger Gesteinskörper – ein sogenannter Pluton – gebildet hat.

"Unsere Forschungsergebnisse zeigen aber auch, dass ein nur relativ geringer Anstieg im Magmennachschub von etwa einem auf fünf Kubikkilometer in 1.000 Jahren über längere Zeit ausreichen würde, um erneut günstige Bedingungen für katastrophale supervulkanische Eruptionen zu schaffen. Eine neue Supereruption im Altiplano-Puna Gebiet wäre möglich, allerdings nur nach einer langen Vorlaufzeit", erklärt Schmitt. (red, 7.8.2016)