23. Jul. 2019
Mitglieder des SUSTAIN-Teams mit einem Bohrkern aus dem Untergrund von Surtsey.

Mitglieder des SUSTAIN-Teams mit einem Bohrkern aus dem Untergrund von Surtsey.

Rund dreieinhalb Jahre dauerte es in den 60er Jahren, bis im Süden Islands das jüngste Stück Europas entstanden war. 1963 begannen die Eruptionen im Ozean vor der Insel Heimaey zunächst als untermeerische Ausbrüche. Schnell war der Seeberg so stark gewachsen, dass die Eruptionen sichtbar wurden, und als sie dreieinhalb Jahre später ausklangen, war die rund 1,5 Quadratkilometer große Insel Surtsey geboren. Ein Tiefbohrprojekt des Internationalen Kontinentalen Tiefbohrprogramms untersucht seit 2017, warum Surtsey auch 50 Jahre später noch existiert.

Surtsey ist heute die zweitgrößte Insel der Vestmannaeyr, eines Archipels von rund 16 Inseln inmitten reicher Fischgründe vor der Südküste Islands. Die Insel ist ein streng bewachter Nationalpark, den Menschen nur mit staatlicher Erlaubnis betreten dürfen. Dass es Surtsey immer noch gibt, ist ein Wunder und hat Geowissenschaftler wie Magnus Tumi Gudmundsson, Professor für Geophysik an der Universität von Island in Reykjavik, ehrlich überrascht. "Die Bedingungen hier im Nordatlantik gehören zu den harschesten in den Weltmeeren mit starkem Wellengang bis zu zehn Meter Höhe", erklärt der Isländer.

Geburt der Insel Surtsey südlich von Island im Jahr 1963.

Mitglieder des SUSTAIN-Teams mit einem Bohrkern aus dem Untergrund von Surtsey.

Bild: NOAA (public domain)
Blick auf Surtsey, die Vulkaninsel im Süden Islands.

Mitglieder des SUSTAIN-Teams mit einem Bohrkern aus dem Untergrund von Surtsey.

Bild: Wikimedia/Canon S2/Michael F. Schönitzer (CC BY-SA 2.0)
Surtsey und die Orte der Bohrungen.

Surtsey und die Orte der Bohrungen.

Bild: ICDP/SUSTAIN
Mit dem Helikopter müssen alle Geräte und Mitarbeiter auf die Vulkaninsel Surtsey transportiert werden.

Mit dem Helikopter müssen alle Geräte und Mitarbeiter auf die Vulkaninsel Surtsey transportiert werden.

Bild: ICDP/SUSTAIN
Tiefe und Kennzahlen der Bohrlöcher auf Surtsey.

Tiefe und Kennzahlen der Bohrlöcher auf Surtsey.

Bild: ICDP/SUSTAIN
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Mitglieder des SUSTAIN-Teams mit einem Bohrkern aus dem Untergrund von Surtsey.

Bild: NOAA (public domain)

Mitglieder des SUSTAIN-Teams mit einem Bohrkern aus dem Untergrund von Surtsey.

Bild: Wikimedia/Canon S2/Michael F. Schönitzer (CC BY-SA 2.0)

Surtsey und die Orte der Bohrungen.

Bild: ICDP/SUSTAIN

Mit dem Helikopter müssen alle Geräte und Mitarbeiter auf die Vulkaninsel Surtsey transportiert werden.

Bild: ICDP/SUSTAIN

Tiefe und Kennzahlen der Bohrlöcher auf Surtsey.

Bild: ICDP/SUSTAIN

Deshalb haben er und gut zwei Dutzend Wissenschaftler aus sieben Ländern das Tiefbohrprojekt SUSTAIN auf Surtsey durchgeführt und sind in fast 300 Meter Tiefe vorgedrungen. "Wir haben da einen gut dokumentierten Ausbruch mit einem gut bekannten Volumen an Magma über eine relativ kurze Zeit", erklärt der Würzburger Vulkanologe und SUSTAIN-Mitglied Bernd Zimanowski, "und jetzt, 50 Jahre danach, gibt es diese Insel noch, und da ist es jetzt interessant, welche Prozesse sind da gelaufen."

Wechselwirkungen zwischen Vulkangestein und Ozeanwasser sichern Surtsey

So wie es aussieht, hat der ausdauernde Vulkanismus in Surtseys Entstehungsphase die Insel vor dem schnellen Ende bewahrt, denn die harschen Umweltbedingungen haben schnell ihren Preis gefordert: "Jeder Sturm hat wieder einen Teil der Insel abgetragen", berichtet Magnus Gudmundsson, "denn wie alle Vulkaninseln begann auch Surtsey als ein Haufen 'Sand'." Sand im eigentlichen Wortsinn war es nicht, vielmehr winzig kleine Partikel von vulkanischem Glas und Asche, in die das glutflüssige Magma zerfetzt wurde, sobald es mit dem Ozeanwasser in Berührung kam. "Doch der Ausbruch dauerte an", erzählt Gudmundsson weiter, "nach viereinhalb Monaten war Surtsey so groß, dass das Wasser das Magma nicht mehr erreichen konnte. Der Ausbruch veränderte sich, Lava begann für fast drei Jahre zu fließen."

Diese Lavaströme sicherten die Insel in ihren Anfangsjahren, doch inzwischen ist ein zweiter Effekt viel wichtiger: die sogenannte Palagonitisierung, ein Umwandlungsprozess, der das lockere Material aus der ersten, explosiven Phase des Ausbruchs förmlich zementiert. "Im Prinzip löst sich das Material auf und wird sofort wieder ausgefällt. Das sieht dann so aus wie ein rötlich braunes Gel, was sich so um die Körner legt", erklärt Simon Prause, der bei Magnus Gudmundsson über Surtsey promovierte und inzwischen beim Isländischen Geologischen Dienst ÍSOR arbeitet. "Es bilden sich im Laufe der Zeit Tonminerale und Zeolithe", so Prause, "und diese Minerale formen so etwas wie einen natürlichen Zement zwischen den Körnern. Und das hält quasi die Insel zusammen." Dieser Prozess ist in Surtsey schnell vorangeschritten, was Prause beim Vergleich der aktuellen Bohrkerne mit solchen aus dem ÍSOR-Kernarchiv erkannte, die man 1979 in unmittelbarer Nähe der heutigen SUSTAIN-Bohrung gewonnen hatte. "Ich habe bei den gleichen Tiefen geschaut, was sich konkret geändert hat und wieviel Zement jetzt drin ist", so Prause, "die Palagonitisierung ist sehr, sehr stark, die Unterschiede betragen mehrere Zehner Volumenprozent und man kann sehr, sehr gut sehen, wie die Alteration fortgeschritten ist."

Untergrund ist noch unerklärlich warm

Diese fortdauernden Umwandlungsprozesse könnten erklären, warum die Temperaturen im Untergrund von Surtsey immer noch hoch sind: Obwohl kühlendes Meerwasser durch das Gestein zirkuliert, liegen sie in 100 Metern Tiefe immer noch bei 130 Grad. Die SUSTAIN-Bohrungen von 2017 haben gezeigt, dass die bis dahin vermutete vulkanische Wärmequelle im Untergrund nicht existiert. Es fanden sich keine Anzeichen für erstarrte Lava, die das System heizen könnte. Vielmehr sitzt Surtsey auf der Spitze eines 300 Meter weiten, mit Asche gefüllten Durchschlagsschlots, der sich während der explosiven Phase durch den Meeresboden gesprengt hat. "Das heißt, wir können eigentlich nicht genau erklären, warum da noch so viel Wärme ist", sagt der Erlanger Vulkanologe Bernd Zimanowski.

Möglicher Kandidat für die Energie wäre die Palagonitisierung, bei der Wärme freigesetzt wird. "Man kennt es ja auch aus der Technik: Wenn große Zementbauwerke gegossen werden, müssen da auch Wasserkühlleitungen verlegt werden, damit die freiwerdende Prozesswärme die Strukturen nicht schädigt", so Zimanowski. Wäre es so, würde sich der Palagonitisierungsprozess noch eine gewisse Zeit sozusagen selbst vorantreiben, denn die Umwandlung der vulkanischen Gläser in Tone und Zeolithe braucht eine gewisse Temperatur, und die wird durch die bereits laufende Umwandlung bereitgestellt.

Insel wird nicht von Dauer sein

Doch in alle Ewigkeit werden die Reaktionen nicht ablaufen. Schon jetzt verzeichnen die Wissenschaftler sinkende Temperaturen im Surtsey-Untergrund, ein Zeichen dafür, dass sich die Palagonitisierung abschwächt. Daher wird der jüngste Teil Europas voraussichtlich keinen Bestand haben. "Es sieht so aus als ob die Insel in 200 Jahren wahrscheinlich nicht mehr existiert", meint Simon Prause. Dann werden die harschen Wellen des Nordatlantiks gesiegt haben.