17.000 Mikrobeben kündigten Ausbruch des Tajogaite-Vulkan an

Analyse zu den 17.000 Mikrobeben vor dem La Palma Ausbruch -

Eine com­pu­ter­to­mo­gra­fi­sche Ana­ly­se von 17.345 Mikro­be­ben, die vor dem Aus­bruch auf­ge­zeich­net wur­den, ermög­lich­te nach­träg­lich die Erstel­lung einer drei­di­men­sio­na­len inter­nen Kar­te des Vul­kans Tajo­gai­te auf La Pal­ma. Dies ist ein bei­spiel­lo­ses Unter­fan­gen, das Wis­sen­schaft­lern dabei hel­fen wird, zukünf­ti­ge Risi­ken in ande­ren Vul­kan­ge­bie­ten zu verhindern.

In die­sem Monat ver­öf­fent­licht die Zeit­schrift Geo­phy­si­cal Rese­arch Let­ters eine vom ita­lie­ni­schen Natio­na­len Insti­tut für Geo­phy­sik und Vul­ka­no­lo­gie (INGV) und dem Insti­tut für Vul­ka­no­lo­gie der Kana­ri­schen Inseln (Involcán) gelei­te­te For­schungs­ar­beit über die inne­ren Struk­tu­ren des Vul­kans, der am 19. Sep­tem­ber 2021 im Ari­dane­tal ausbrach.

„Es war eine ein­ma­li­ge Gele­gen­heit, einen neu­ge­bo­re­nen Vul­kan zu beob­ach­ten, wäh­rend sei­ne inne­ren Struk­tu­ren noch glü­hend und aktiv sind“, erklärt Luca D’Auria, Direk­tor der Vul­kan­über­wa­chung bei Involcán, in einer vom INGV aus Ita­li­en ver­öf­fent­lich­ten Erklärung.

Die seis­mi­sche Akti­vi­tät, die die­se Häu­fung belegt, mani­fes­tier­te sich in Form jah­re­lan­ger seis­mi­scher Schwär­me von Okto­ber 2017 bis Sep­tem­ber 2021, dar­un­ter neun Erd­be­ben­schwär­me, die zusam­men rund 700 gut loka­li­sier­te Erd­be­ben ver­ur­sach­ten. Die­se seis­mi­schen Ereig­nis­se zeug­ten von Mag­main­jek­tio­nen aus dem Erd­man­tel bis zur Basis der ozea­ni­schen Krus­te unter dem Vul­kan Cumbre Vie­ja. Wäh­rend der Vor­pha­se (Okto­ber 2017–August 2021) war die seis­mi­sche Akti­vi­tät haupt­säch­lich in Tie­fen zwi­schen 10 und 25 km loka­li­siert, mit Magni­tu­den unter 2. Der Aus­bruch ereig­ne­te sich nach einer ein­mo­na­ti­gen Pau­se (D’Au­ria et al.,  2022 ).

Die bemer­kens­wer­te seis­mi­sche Sequenz, die zu den Unru­hen führ­te, begann nur sie­ben Tage vor Aus­bruchs­be­ginn, am 19. Sep­tem­ber gegen 14:00 UTC. Die­se Schwär­me stie­gen rasch aus 10 km Tie­fe auf, genau­er gesagt vom Fuß des Moho. Von die­ser Tie­fe aus wan­der­te die mitt­le­re Seis­mi­zi­tät (zwi­schen 5 und 15 km) rasch in fla­che­re Zonen und lös­te den Aus­bruch aus, der durch strom­bo­li­a­ni­sche Explo­sio­nen, star­ken Asche­re­gen und wie­der­hol­te Teil­ein­stür­ze des Kegels gekenn­zeich­net war. Zu den inten­si­ven seis­mi­schen Akti­vi­tä­ten vor und wäh­rend des Aus­bruchs gehör­ten Erd­be­ben mit Magni­tu­den von bis zu 4,3.

Für die Stu­die wur­den seis­mi­sche Tomo­gra­phie-Res­sour­cen ver­wen­det, die auf die in die­sen Tagen auf­ge­zeich­ne­ten Erd­be­ben ange­wen­det wur­den. Dadurch war es mög­lich, ein drei­di­men­sio­na­les Bild der ers­ten 1.500 Meter unter dem Vul­kan zu rekon­stru­ie­ren. Dabei wur­den Auf­zeich­nun­gen eines Netz­werks von 17 tem­po­rä­ren seis­mi­schen Sta­tio­nen ver­wen­det, die unmit­tel­bar nach dem Aus­bruch rund um den Kegel instal­liert wurden.

Die­se Instru­men­te zeich­ne­ten über einen Zeit­raum von neun Mona­ten Tau­sen­de von Mikro­be­ben auf, die durch ther­mi­sche Kon­trak­ti­ons­pro­zes­se und die Bewe­gung von Gasen ver­ur­sacht wur­den, die aus abküh­len­dem Mag­ma frei­ge­setzt wurden.

„Dank künst­li­cher Intel­li­genz konn­ten wir mehr als 17.000 Mikro­seis­men ana­ly­sie­ren und dabei auto­ma­tisch nütz­li­che seis­mi­sche Wel­len unter­schei­den“, beto­nen die Forscher.

Mit­hil­fe die­ser Infor­ma­tio­nen konn­ten sie die Geschwin­dig­keits­mus­ter der ver­schie­de­nen seis­mi­schen Wel­len und ihre Bezie­hun­gen zuein­an­der ana­ly­sie­ren. Die­se Mes­sun­gen sind von beson­de­rem Inter­es­se, da sie einen her­vor­ra­gen­den Indi­ka­tor für die Tem­pe­ra­tur und das Vor­han­den­sein von Flüs­sig­kei­ten liefern.

Die Ergeb­nis­se zei­gen, dass das ana­ly­sier­te Ver­hält­nis in den Ober­flä­chen­be­rei­chen nied­rig ist, was auf porö­ses, mit Gas oder Dampf gesät­tig­tes Gestein hin­weist; in grö­ße­ren Tie­fen steigt der Wert jedoch an, was auf das Vor­han­den­sein flüs­si­ger Flui­de hinweist.

„Die­se Schwan­kung zeigt uns, wie sich der Druck auf den Zustand der Flüs­sig­kei­ten im Inne­ren des Vul­kans aus­wirkt: In der Tie­fe blei­ben sie flüs­sig, wäh­rend sie wei­ter oben gas­för­mig wer­den“, erklärt Ser­gio Gam­mal­di, For­scher am Vesuv-Obser­va­to­ri­um des INGV.

Die Stu­die iden­ti­fi­zier­te auch den wich­tigs­ten Mag­ma­ka­nal, den Bruch, durch den wäh­rend des Aus­bruchs des Vul­kans Tajo­gai­te Lava und Gas aufstiegen.

Das so erhal­te­ne Bild des Inne­ren von Tajo­gait deckt eine Flä­che von 15,62 km³ ab (ein Wür­fel mit einer Kan­ten­län­ge von 2,5 Kilo­me­tern) und ist das ers­te, das von einem kürz­lich ent­stan­de­nen mono­ge­neti­schen Vul­kan erhal­ten wurde.

Die Ergeb­nis­se unter­strei­chen die schnel­le Ent­wick­lung des hydro­ther­ma­len Sys­tems eines jun­gen Vul­kans mit unter­ir­di­schem Was­ser und Gas und lie­fern den For­schern zufol­ge wert­vol­le Infor­ma­tio­nen für die Vor­her­sa­ge und Über­wa­chung künf­ti­ger Aus­brü­che, nicht nur auf La Pal­ma, son­dern auch in ande­ren Gebie­ten mit ähn­li­cher vul­ka­ni­scher Aktivität.

„Die Unter­su­chung eines neu­ge­bo­re­nen Vul­kans von innen ist nicht nur eine wis­sen­schaft­li­che Her­aus­for­de­rung: Es bedeu­tet auch, unse­re Fähig­keit zu ver­bes­sern, Risi­ken in Gebie­ten zu ver­hin­dern, in denen Mil­lio­nen von Men­schen leben“, so D’Au­ria abschließend.

Es war also bereits Tage vor der Erup­ti­on auf La Pal­ma erkenn­bar, dass ein Vul­kan­aus­bruch anstand. Auch die unge­fäh­re Lage der Erup­ti­on hat­ten die Wis­sen­schaft­ler vor dem Aus­bruch fest­ge­legt. Unver­ständ­lich, war­um die PEVOLCA das nicht zur Kennt­nis nahm und die Vul­ka­n­a­m­pel bis zur Erup­ti­on auf „gelb“ der Vor­warn­stu­fe behielt. Längst hät­ten alle Lich­ter auf „rot“ gehen müs­sen und die Eva­ku­ie­rung ein­set­zen müssen.

Ich hat­te davon berich­tet: „Es bebt wei­ter an der Cumbre Vie­ja“.