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Das Atmen des Vulkans

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 14.07.2015 14:57

Die Phlegräischen Felder sind Europas größter Vulkan - und sicherlich der am dichtesten besiedelte der Welt. Entsprechend aufmerksam wird jede Regung des Bodens in der riesigen Caldera westlich von Neapel reagiert. In unregelmäßigen Abständen hebt und senkt sich dort der Untergrund um etliche Zentimeter im Monat. Geophysiker haben jetzt einen Zusammenhang mit Erdbeben aus der Region gefunden.

Monte Nuovo: Der 1538 entstandene jüngste Vulkankegel der Phlegräischen Felder. (Bild: Wikimedia Commons)Rund 350.000 Menschen wohnen derzeit auf dem Gebiet von Europas einzigem Supervulkan, die Städte haben ihren Ursprung in der frühesten griechischen Kolonisierung im 6. Jahrhundert vor Christus. Der aktive Untergrund hier scheint seit 2500 Jahren nur wenig abzuschrecken, die heftigsten Eruptionen der Phlegräischen Felder liegen in prähistorischer Zeit. Vor 39.000 Jahren explodierte die komplette Magmenkammer: 150 Kubikkilometer flüssig-glühenden Materials wurden in die Luft geschleudert, ein Ascheregen ging über halb Europa und dem Mittelmeerraum nieder und die riesige Struktur im Untergrund stürzte ein. Es bildete sich ein riesiger Krater, der teils im Golf von Neapel, teils im Stadtgebiet von vier Nachbargemeinden liegt. Damit verglichen war der jüngste Ausbruch eine Kleinigkeit: 1538 spuckte der Vulkan aus einer Öffnung im Gebiet von Pozzuoli eine Woche lang Asche, Bimse und Schlamm, dabei entstand der Monte Nuovo, ein 131 Meter hoher Vulkankegel.

Seit dieser Eruption zeugen nur die Schwefelquellen der Solfatara vom Geschehen unter der Erde - und natürlich die Erdbeben, Hebungen und Senkungen des Untergrunds, die die Gegend häufig heimsuchen. Zuletzt blähte sich die Erde 2012 und 2013 überraschend heftig auf, die Hebungsrate betrug drei Zentimeter pro Monat, eine Steigerung um 400 bis 500 Prozent gegenüber ruhigeren Phasen. Doch auch dieses Ereignis ging schließlich ohne weitere Komplikationen vorüber - die Vulkanologen vom italienischen Osservatorio vesuviano nennen es das Atmen des Vulkans. In den 70er und 80er Jahren gab es Phasen, da stieg der Erdboden um bis zu 14 Zentimeter im Monat an. Geophysiker versuchen daher herauszufinden, was dieses "Atmen" verursacht. "Wir untersuchen den Zusammenhang zwischen Erdbebensignalen und dem GPS-Signal, das in der Campi-flegrei-Caldera gemessen wird", erklärt Marcel Frehner von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETHZ).

Eine der Schwefelquellen der kampanischen Solfatara nordwestlich von Neapel. (Bild: Norbert Nagel/Wikimedia Commons)Frehner und seine Kollegen gehen der Vermutung nach, dass das Atmen von externen Faktoren ausgelöst wird, nämlich von Erdbebenwellen, die die Magmenkammer der Phlegräischen Felder treffen. "Es wurden sehr oft kurzzeitige Zusammenhänge gesucht, auf der Skala von Minuten, Tagen oder Wochen", so Frehner, "wir versuchen eher einen längerfristigen Zusammenhang zu finden, das heißt, wenn wir starke Erdbeben haben, was passiert mehrere Jahre danach." Seit 1950 gibt es instrumentelle Daten, seit 1980 decken sie regelmäßig das gesamte Jahr ab und seit 1990 sind sie dank GPS auch außerordentlich zuverlässig. "Wir sehen eigentlich, dass nur lokale Erdbeben einen Effekt auf die Caldera haben", erklärt der ETHZ-Geophysiker und meint mit "lokal" Erdbeben in höchstens 300 Kilometer Entfernung, aus Kampanien also und den benachbarten Regionen Süditaliens. So ging der heftigen Hebung der 80er Jahre ein 6,9-Beben in der Irpinia voraus, einer Bergregion um Avellino rund 100 Kilometer östlich des Golfs von Neapel. Die Nähe ist nach Frehners Einschätzung der Grund, warum sich das mittlere Beben so stark bemerkbar machte, das 1412 Mal stärkere Beben in Tohoku beispielsweise aber gar nicht. "Die Wellen, die aus Tohoku in Italien eintrafen, waren vor allem Oberflächenwellen", erklärt Frehner, "die einen geringeren Einfluss auf die tiefe Struktur des Magmasystems zu haben scheinen."

Was in der irgendwo zwischen vier und zehn Kilometer tief liegenden Kammer geschieht, haben Frehner und seine Kollegen mithilfe von Simulationen nachgestellt. "Die Magmakammer fokussiert die Energie der seismischen Wellen wie eine Linse und an dieser Stelle gibt es sehr hohe Spannungen und Deformationen", so Frehner, "durch diese Brüche können dann Fluide aus der Magmakammer austreten und in Richtung Oberfläche strömen." Die vier Jahre Verzögerung wäre die Zeit, die die Fluide brauchen, um in Oberflächennähe zu gelangen, wo sie dann den Boden emporheben. "Wir vermuten,", so Frehner, "dass sich bei größeren Erdbeben vermehrt solche Brüche öffnen können, so dass mehr Fluide Richtung Oberfläche strömen." Ob es einen so direkten Zusammenhang zwischen Stärke der Erdbeben und Größe der Bodenhebung gibt, muss allerdings noch untersucht werden. "Es kann auch durchaus sein, dass es zu größeren Hebungen kommt, wenn das System über längere Zeit inaktiv war", meint der Schweizer Geowissenschaftler.

Ohnehin ist es noch viel zu früh, aus dem Modell eine Arte "Atem"-Vorhersage für die Phlegräischen Felder abzuleiten. "Wir sagen einfach, es gibt einen Zusammenhang zwischen dieser Topographieänderung und Erdbebendaten", sagt Marcel Frehner vorsichtig, "wie das zusammenhängen könnte mit möglichen Ausbrüchen, ich glaube, da muss noch mehr investiert werden, ehe wir wirklich da etwas sagen können."