Forschungsbericht zum Höhepunkt der Vulkankatastrophe

• Weni­ge Tage nach Beginn des Aus­bruchs der Cumbre Vie­ja 2021, am 25. Sep­tem­ber, brach der sich bil­den­de Kegel teil­wei­se nach Wes­ten zusammen.

• Eine erhöh­te Mag­ma­ver­sor­gungs­ra­te führ­te zu einer inten­si­ven Lava­fon­tä­nen­ak­ti­vi­tät und einer schnel­len pyro­klas­ti­schen Ansamm­lung, was die gra­vi­ta­ti­ve Insta­bi­li­tät gegen­über einer stei­len Topo­gra­fie begünstigte.

• Die Reak­ti­vie­rung des SW-Lava­stroms lös­te einen rotie­ren­den Berg­sturz der West­flan­ke aus, der Geschwin­dig­kei­ten von 34–70 m/h erreichte.

• Der Flan­ken­kol­laps umfass­te etwa ~5 Mm³ und bil­de­te eine 215 × 450 m gro­ße U‑förmige Nar­be; metri­sche bis dia­me­tri­sche Blö­cke wur­den SW von abflie­gen­den Laven mitgerissen.

Der Tajo­gai­te-Kegel im Cumbre Vie­ja-Kamm auf La Pal­ma brach zwi­schen dem 19. Sep­tem­ber und dem 13. Dezem­ber 2021 aus. Die Tephra und Lava, die aus der neu gebil­de­ten Spal­te stamm­ten, bil­de­ten schnell einen pyro­klas­ti­schen Kegel. In den frü­hen Tagen des Aus­bruchs und nach meh­re­ren klei­nen Erd­rut­schen stürz­te die West­flan­ke des Kegels am 25. Sep­tem­ber par­ti­ell ein, durch­brach den Kegel und setz­te einen mar­kan­ten, fluß­ähn­li­chen Lava­strom in gang.

Die For­schung kom­bi­niert direk­te Beob­ach­tun­gen, digi­ta­le Höhen­mo­del­le, ther­mi­sche und sicht­ba­re Bild­ge­bung sowie Tex­tur- und Zusam­men­set­zungs-Unter­su­chun­gen der explo­si­ven Pro­duk­te, um das Wachs­tum und den Zusam­men­bruch des Kegels zu beschrei­ben und zu charakterisieren.

Unmengen von Lava innerhalb kürzester Zeit

Der über einem stei­len Hang (26°) errich­te­te Kegel und sein Ver­sa­gen tra­ten nach einer inten­si­ven Pha­se von Lava­fon­tä­nen auf (bis zu 30 m³ s⁻¹), die eine schnel­le pyro­klas­ti­sche Akku­mu­la­ti­on erzeug­ten. Wir den­ken, dass eine erhöh­te Mag­ma­ver­sor­gung bis zu einer Auf­stiegs­ge­schwin­dig­keit von 0,30 m s⁻¹ zum schnel­len Wachs­tum des Kegels führ­te (bei 2.4 × 10⁶ m³ Tag⁻¹). Gleich­zei­tig reak­ti­vier­te sich der süd­west­li­che Lava­strom und bil­de­te einen Lava­strom, der die Flan­ke des Kegels unter­spül­te und einen seit­li­chen Zusam­men­bruch durch einen rotie­ren­den Fels­sturz aus­lös­te, der sich mit einer Min­dest­ge­schwin­dig­keit von 34–70 m h⁻¹ beweg­te. Der seit­li­che Ein­sturz bil­de­te eine ~ 200 m brei­te Nar­be, die 5.5 × 10⁶ m³ Mate­ri­al umfass­te und 1,17 km² bedeck­te, mit dia­me­tri­schen Tei­len und floß­füh­ren­der Lava.

Der Vul­kan Cumbre Vie­ja erlitt am 25. Sep­tem­ber, am Ende sei­nes fünf­ten Aus­bruchs­ta­ges, einen gewal­ti­gen Ein­sturz, der ein Drit­tel des gesam­ten Mate­ri­als, das sich in Form eines Kegels am Hang der Cumbre Vie­ja ange­sam­melt hat­te und brach­te 5,5 % sei­ner 14,45 Mil­lio­nen Kubik­me­ter Volu­men, zu Tal.

Der Ein­sturz öff­ne­te eine „U“-förmige Nar­be von mehr als 200 Metern im Anfangs­ke­gel des Vul­kans und zer­streu­te sei­ne West­flan­ke über eine Flä­che von 1,2 Qua­drat­ki­lo­me­ter, die mit Tau­sen­den Ton­nen pyro­klas­ti­schem Mate­ri­al in Form von mehr als zehn Meter hohen Blö­cken auf gro­ßen Lava­strö­men dahin schwammen.

Der Zusam­men­bruch des Vul­kans nach fünf Tagen inten­si­ver explo­si­ver Akti­vi­tät (es stan­den noch 80 wei­te­re Tage Erup­ti­on bevor) führ­te zu einem schein­ba­ren Still­stand des Vul­kans von fast zehn Stun­den, weil dadurch die ober­fläch­lichs­ten Mag­ma­re­ser­ven plötz­lich frei­ge­setzt wur­den. Auf Dau­er änder­te es aber nichts am Lauf der Din­ge, außer dass sich süd­lich des Kegels Lava­strö­me öff­ne­ten, die bis dahin haupt­säch­lich durch den Nor­den flossen.

 

Seit er am Sonn­tag, den 19. Sep­tem­ber, um 15.13 Uhr in einem unbe­wohn­ten Gebiet des als Cabe­za de Vaca bekann­ten Gebiets in El Paso an die Ober­flä­che kam, begann der größ­te Aus­bruch, den La Pal­ma in his­to­ri­scher Zeit erlebt hat.

In jenen ers­ten Tagen schos­sen täg­lich 2,4 Mil­lio­nen Kubik­me­ter vul­ka­ni­sches Mate­ri­al aus der Erde, mit Lava­fon­tä­nen, aus denen bis zu 30 Kubik­me­ter geschmol­ze­nes Gestein pro Sekun­de flos­sen, füh­ren die Autoren die­ses Arti­kels aus. Eine sol­che Strö­mung ent­spricht bei­spiels­wei­se der des Tejo (Fluss) in Aran­juez (Madrid).

Zu der Insta­bi­li­tät eines Kegels, der so schnell durch die Ansamm­lung von pyro­klas­ti­schem Mate­ri­al ent­stan­den ist, das der Vul­kan in einer sei­ner explo­sivs­ten Pha­sen aus­ge­sto­ßen hat, kam die Wir­kung der Lava­ka­nä­le, die eine sei­ner Flan­ken unter­gru­ben. An die­sem frü­hen Mor­gen des 25. Sep­tem­ber war die Kraft der Lava­fon­tä­nen so groß, dass die Fon­tä­nen aus geschmol­ze­nem Gestein eine Höhe von 250 Metern erreichten.

Zwi­schen 06:18 und 08:09 Uhr mor­gens nah­men die Lava­strö­me rapi­de zu und der Vul­kan brach uner­war­tet an sei­ner Süd­west­flan­ke mit einem Sei­ten­rutsch zusam­men. Um 13.50 Uhr an die­sem Tag war bereits eine gro­ße „U“-förmige Ver­tie­fung von 450 Metern Län­ge und 250 Metern Brei­te im Kegel zu sehen.

Bis zu die­sem Moment hat­te der Kegel ein Volu­men von 14,45 Mil­lio­nen Kubik­me­tern ange­sam­melt (abzüg­lich des Hohl­raums des Kra­ter­lochs von 0,46 Mil­lio­nen m3). Nach dem Ein­sturz blie­ben laut einer Schät­zung vom 27. Sep­tem­ber 8,91 stehen.

Wäh­rend des Ein­stur­zes ent­leer­ten die wei­ter süd­lich gele­ge­nen Lava­strö­me einen gro­ßen Teil des Ein­sturz­ma­te­ri­als, das von den Lava­flüs­sen mit­ge­schleppt wur­de und bis zu 30 Meter hohe seit­li­che Dei­che bil­de­te, die jedoch in den fol­gen­den Tagen dar­auf durch enor­me Men­gen an Schla­cke und Asche bald ver­schüt­tet wurden.

Vor­über­ge­hend bil­de­te all die­ses Mate­ri­al eine Bar­rie­re an der Süd­flan­ke des Aus­bruchs, die die Strö­me wie­der nörd­lich des Kegels in Rich­tung des am dich­tes­ten besie­del­ten Gebiets des Ari­dane-Tals umlei­te­te, wo im Lau­fe der Zeit gan­ze Stadt­tei­le wie Todo­que begra­ben wur­den und Hun­der­te von Häu­sern und Far­men sowie Stra­ßen und Bewäs­se­rungs­net­ze versanken.

Die Autoren die­ser Arbeit erin­nern dar­an, dass Erd­rut­sche in den Anfangs­pha­sen eines Aus­bruchs die­ser Art häu­fig sind, beto­nen aber auch, dass es in die­sem Fall kein „Vor­läu­fer­si­gnal“ gab, was die Not­wen­dig­keit ver­stärkt, das Risi­ko zu berück­sich­ti­gen, das sie dar­stel­len, sowohl für die Bevöl­ke­rung, die sich in der Nähe eines Vul­kans auf­hält, als auch für die Wis­sen­schaft­ler, die in dem Gebiet arbeiten.