Forscher finden heraus, dass Vulkanausbrüche in Island Jahrzehnte andauern können

Die anhaltenden Vulkanausbrüche in Island könnten noch Jahre oder Jahrzehnte andauern und die am dichtesten besiedelte Region des Landes sowie seine lebenswichtige Infrastruktur bedrohen, sagen Forscher auf Grundlage lokaler Erdbeben- und geochemischer Daten voraus.

Die Ausbrüche auf der Halbinsel Reykjanes zwangen die Behörden, den Notstand auszurufen. Seit 2021 kam es zu einer Serie von acht Ausbrüchen. In dieser südwestlichen Region leben 70 % der Bevölkerung des Landes, es gibt den einzigen internationalen Flughafen und mehrere geothermische Kraftwerke, die Warmwasser und Strom liefern. Der jüngste Ausbruch von Mai bis Juni löste zum dritten Mal in mehr als zwei Monaten die Evakuierung von Bewohnern und Besuchern des geothermischen Spas Blaue Lagune aus, einer beliebten Touristenattraktion.

Obwohl Island regelmäßig von Vulkanausbrüchen betroffen ist, weil es über einem vulkanischen Hotspot liegt, ist die Halbinsel Reykjanes seit 800 Jahren inaktiv. Ihre letzte vulkanische Ära dauerte über Jahrhundertewas Wissenschaftler jedoch zu der Vorhersage veranlasste, dass der erneute Vulkanismus der Beginn einer langen Episode sei.

Die Ausbrüche ereignen sich weniger als eine Autostunde von der Inselhauptstadt Reykjavík entfernt und bergen erhebliche Risiken für die Wirtschaft. Zudem sind die evakuierten Gemeinden über eine mögliche Rückkehr im Ungewissen.

Ein internationales Forscherteam hat die Vulkane in den vergangenen drei Jahren beobachtet. Durch die Analyse seismischer Tomographiebilder und der Zusammensetzung von Lavaproben haben sie Teile der geologischen Prozesse aufgedeckt, die der neuen Vulkanära zugrunde liegen. Sie sagen voraus, dass sich die Region auf wiederkehrende Ausbrüche vorbereiten muss, die Jahre bis Jahrzehnte und möglicherweise Jahrhunderte andauern.

Die Forscher ihre Ergebnisse berichten in einem am 26. Juni in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel Terra Nova. Das Projekt umfasste Kooperationen der University of Oregon, der Universität Uppsala in Schweden, der Universität von Island, der Tschechischen Akademie der Wissenschaften und der University of California, San Diego. Die Arbeit folgt einer früheren Studie in Naturkommunikation der ersten Ausbrüche des Reykjanes im Jahr 2021.

Fast die gesamte Insel Islands besteht aus Lava, sagt Ilya Bindeman, Vulkanologe und Professor für Geowissenschaften an der UO. Das Land liegt auf dem Mittelatlantischen Rücken, der tektonischen Plattengrenze, die Nordamerika und Eurasien weiter auseinander treibt. Das Verschieben dieser Platten kann Vulkanausbrüche auslösen, wenn heißes Gestein aus dem Erdmantel – der mittleren und größten Schicht des Planeten – schmilzt und an die Oberfläche steigt.

Obwohl Wissenschaftler wissen, dass die Ursache der aktuellen Eruptionen auf der Halbinsel Reykjanes Plattenbewegungen sind, sind die Art der Magmaspeicher und -leitungen, die sie speisen, noch nicht identifiziert, sagte Bindeman. Die Halbinsel besteht aus acht vulkanisch aktiven Stellen. Wenn man also weiß, ob es eine gemeinsame Magmaquelle oder mehrere unabhängige Magmaquellen gibt und wie tief sie sind, kann man die Dauer und die Auswirkungen dieser Eruptionen vorhersagen.

Anhand geochemischer und seismischer Daten untersuchten die Forscher, ob das Magma der ersten Ausbrüche eines Vulkans auf der Halbinsel in den Jahren 2021 bis 2023 aus derselben Quelle stammte wie das Magma bei den jüngsten Ausbrüchen eines anderen Vulkans weiter westlich.

Bindeman ist auf Isotopenanalyse spezialisiert, mit deren Hilfe der „Fingerabdruck“ von Magma identifiziert werden kann. Magma besteht hauptsächlich aus acht Elementen, darunter Sauerstoff und Wasserstoff, sowie 50 verschiedenen Spurenelementen in kleineren Konzentrationen und unterschiedlichen Verhältnissen. Die einzigartige Kombination von Spurenelementen kann dabei helfen, Magmaquellen voneinander zu unterscheiden. Wissenschaftler können auch die Häufigkeit von Isotopen im Magma messen, also von Elementen mit gleichen chemischen Eigenschaften, aber unterschiedlichen Massen. Es gibt beispielsweise drei verschiedene Sauerstoffisotope, sagte Bindeman.

„In der Luft, die wir atmen, gibt es eine Mischung dieser Sauerstoffisotope und wir spüren den Unterschied nicht“, sagte er. „Ihre Unterschiede sind für chemische Reaktionen normalerweise nicht wichtig, aber es ist wichtig, sie zu erkennen, da ihre relative Häufigkeit im Magma eine Magmaquelle von einer anderen unterscheiden kann.“

Bei der Analyse von Lavagesteinsproben von zwei verschiedenen Vulkanen auf der Halbinsel deuteten ihre ähnlichen Fingerabdrücke auf eine gemeinsame Magmaspeicherzone unter der Halbinsel hin. Bilder des Erdinneren auf der Grundlage lokaler Erdbeben deuteten zudem auf die Existenz eines Reservoirs in einer Tiefe von 8 bis 12 Kilometern in der Erdkruste, der flachsten Schicht, hin.

Diese Speicherung wird jedoch letztlich durch schmelzendes Gestein tiefer im Erdmantel gespeist, was zu jahrzehntelangen Eruptionen führen kann, bei denen Hunderte Quadratkilometer Magma an die Oberfläche treten, sagte Bindeman. Islands Hotspot werde auch kein Problem damit haben, diesen Strom freizusetzen, sagte er.

Obwohl dies den Beginn potenziell anhaltender Vulkanausbrüche in Island markiert, können die Forscher noch nicht genau vorhersagen, wie lange die Ausbrüche und die Abstände zwischen ihnen andauern werden.

„Die Natur ist nie regelmäßig“, sagte Bindeman. „Wir wissen nicht, wie lange und wie häufig das in den nächsten zehn oder sogar hundert Jahren so weitergehen wird. Es wird sich ein Muster herausbilden, aber in der Natur gibt es immer Ausnahmen und Unregelmäßigkeiten.“

Derzeit werden Pläne diskutiert, sichere Bohrungen an den Vulkanen durchzuführen, um Erkenntnisse über die geologischen Prozesse zu gewinnen, die die Ausbrüche verursachen.

Da die vulkanische Aktivität weniger unbeständig und explosiv ist als Ausbrüche in anderen Ländern, bietet sich den Wissenschaftlern die seltene Gelegenheit, sich Spalten zu nähern, aus denen aktiv Lava austritt, sagte Bindeman. Er bezeichnete es als „natürliches Labor“, das sowohl verblüffend als auch erschreckend sei.

„Wenn man Zeuge eines Vulkanausbruchs wird, spürt man, dass es sich um gewaltige Naturgewalten handelt, und man selbst ist dabei sehr klein“, sagte Bindeman. „Auf geologischer Ebene sind solche Ereignisse alltäglich, aber auf menschlicher Ebene können sie verheerend sein.“