Europas aktivster Vulkan „ändert seine Identität“ Neue Forschungsergebnisse könnten den Ätna als Vulkan der Kategorie 4 einstufen

Der Ätna auf Sizilien, Italien, ist der aktivste Vulkan Europas, aber die wissenschaftliche Gemeinschaft hat Schwierigkeiten, seine Entstehung zu erklären, da traditionelle geologische Modelle nicht vollständig auf diesen Vulkan angewendet werden können. Die neueste Forschung der Universität Lausanne schlägt eine neue Hypothese vor und argumentiert, dass der Ätna möglicherweise nicht zu den bekannten Plattengrenzvulkanen, Subduktionszonenvulkanen oder Hot-Spot-Vulkanen gehört, sondern einem besonderen Typ seltener „Petit-Spot“-Vulkane ähnelt.

Der Ätna liegt an der Ostküste Siziliens. Die Aktivitätsgeschichte reicht mehr als 500.000 Jahre zurück. Er hat eine Höhe von mehr als 3.000 Metern und bricht jedes Jahr mehrmals aus. Er ist einer der am intensivsten beobachteten Vulkane der Welt. Dennoch sind seine Ursprünge noch immer nur teilweise geklärt: Keiner der drei Hauptzündmechanismen, nämlich Plattenspaltung, Subduktion und Intraplatten-Hotspots, kann seine Magmaquelle und seine chemischen Eigenschaften vollständig erklären.

Ein Forschungsteam der Universität Lausanne veröffentlichte in Zusammenarbeit mit Anna Rosa Corsaro von der Zweigstelle Catania des italienischen Nationalinstituts für Geophysik und Vulkanologie (INGV) im Journal of Geophysical Research: Solid Earth einen Artikel, in dem sie vorschlug, dass das Magma des Ätna nicht durch großflächiges Schmelzen im Erdmantel vor dem Ausbruch entstand, sondern über einen langen Zeitraum kontinuierlich durch einen kleinen, bereits vorhandenen Magma-„Vorrat“ im oberen Erdmantel aufgefüllt wurde. Dieses Magma sammelt sich an der Spitze des oberen Erdmantels etwa 80 Kilometer von der Oberfläche entfernt und steigt dann aufgrund tektonischer Spannungen zeitweise nach oben.

Im Allgemeinen lässt sich die Bildung von Vulkanen grob in drei Kategorien einteilen: Erstens ermöglicht die Plattentrennung an Plattenbruchgrenzen, wie z. Zweitens tragen die nach unten subduzierenden ozeanischen Krustenplatten in Subduktionszonen das Wasser im Gürtel, wodurch der Schmelzpunkt des darüber liegenden Erdmantels sinkt, was ein Schmelzen auslöst und explosive Vulkane wie den Berg Fuji in Japan entstehen lässt. Drittens bilden ungewöhnlich heiße Mantelwolken innerhalb der Platte Hotspots und bilden vulkanische Inselketten wie Hawaii und Réunion.

Der Ätna „scheint jedoch nicht wie eine Standardantwort zu sein“. Obwohl es in der Nähe der Subduktionszone liegt, ähnelt seine chemische Gesteinszusammensetzung eher der von Hot-Spot-Vulkanen; Aber darunter gibt es keine eindeutigen Hinweise auf Hotspots im Erdmantel wie Hawaii. Die neue Studie weist darauf hin, dass das Ungewöhnliche am Ätna darin besteht, dass das von ihm verbrauchte Magma nicht bei jedem Ausbruch „frisch geschmolzen“ wird, sondern aus einer vorhandenen, kleinvolumigen Schmelztasche im oberen Erdmantel austritt.

Das Forschungsteam geht davon aus, dass der ungewöhnliche tektonische Hintergrund einer der Schlüsselfaktoren ist: Die Afrikanische Platte und die Eurasische Platte kollidieren in diesem Bereich weiterhin, wodurch sich die Platte in der Nähe der Subduktionszone verbiegt und eine Reihe von Rissen und Schwachstellen auf der Platte entsteht. Wenn sich die Platte langsam biegt, ähneln diese Risse Kanälen, die entstehen, wenn ein komprimierter Schwamm zusammengedrückt wird. Dadurch kann Magma im oberen Erdmantel schubweise entlang der Risse aufsteigen und an der Oberfläche große Schichtvulkane bilden.

Basierend auf dieser Idee schlugen die Forscher vor, dass der Ätna zu einer Art „viertem Vulkan“ gehören könnte, der erst seit 2006 erkannt wurde – einer an Land befindlichen, vergrößerten Version des Mikropunktvulkans. Die sogenannten Mikropunktvulkane sind eine Art kleiner Unterwasservulkane, die japanische Wissenschaftler in der Krümmungszone der Tiefseeplatte entdeckt haben. Ihre Existenz zeigt, dass es tatsächlich vereinzelte Magmataschen an der Spitze des oberen Erdmantels gibt, die unter geeigneten tektonischen Bedingungen zu Vulkanen „dekomprimiert“ werden können.

Sebastien Pilet, der Erstautor der Arbeit und Professor an der Fakultät für Geowissenschaften und Umwelt der Universität Lausanne, wies darauf hin, dass der Entstehungsmechanismus des Ätna dem dieser winzigen Unterwasservulkane verblüffend ähnlich ist, der Maßstab jedoch auf ein völlig anderes Niveau vergrößert wird. Früher waren am Meeresboden beobachtete Mikropunktvulkane nur wenige hundert Meter hoch, doch der Ätna ist ein typischer großflächiger Stratovulkan. Es begann vor etwa 500.000 Jahren aktiv zu werden und liegt heute mehr als 3.000 Meter über dem Meeresspiegel. Es ist ein Riese.

Um diese neue Hypothese zu testen, führte das Forschungsteam eine systematische Analyse von Gesteinsproben vom Ätna während seiner rund 500.000-jährigen Entwicklung durch und verfolgte dabei langfristige Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung seiner Lava. Die Ergebnisse zeigen, dass der chemische Fingerabdruck des Ätna-Magmas relativ stabil ist, auch wenn sich die umgebende tektonische Umgebung im Laufe der langen geologischen Geschichte weiterentwickelt hat. Dies zeigt, dass das Quellgebiet, das Magma liefert, schon seit langer Zeit im oberen Erdmantel existiert und Veränderungen in der Intensität und dem Volumen der Eruption hauptsächlich mit der Plattenbewegung und den dadurch verursachten Veränderungen der Bruchkanäle zusammenhängen und nicht mit drastischen Veränderungen in der tiefen Magmaquelle selbst.

Auf dieser Grundlage schlugen die Forscher vor, dass der Ätna eher einem langfristigen „leckenden“ Rohr ähnelt, das das Magma in der langsamen Schicht des oberen Erdmantels kontinuierlich an die Oberfläche leitet und dadurch seine ungewöhnlich häufigen Eruptionsaktivitäten aufrechterhält. Dieses „Leaking Pipeline“-Modell bestätigt gegenseitig die Sicht auf die Magmasäcke des oberen Mantels, die von Mikropunktvulkanen reflektiert werden, und bietet einen neuen theoretischen Rahmen für das Verständnis des Ursprungs von Vulkanen in verschiedenen tektonischen Umgebungen auf der ganzen Welt.

Diese Forschung trägt nicht nur dazu bei, die Position des Ätna in der Vulkanklassifikationskarte neu zu definieren, sondern liefert auch neue Ideen für die Bewertung der Risiken seiner zukünftigen Aktivität. Durch eine genauere Charakterisierung der Tiefe, des Ausmaßes und der Wiederauffüllungsmethoden von Magma-Reservoirs sollen die INGV-Forscher in Catania realistischere Parameter in die Vulkanüberwachung und Katastrophenbewertung einführen und so die Frühwarnfähigkeiten für diesen Super-„normalerweise offenen“ Vulkan verbessern.