Ein multiinstitutionelles Team aus Geowissenschaftlern, Meteorologen, Geologen und Vulkanologen hat eine neue Theorie entwickelt, um die Natur vulkanischer Fontänen zu erklären. In ihrem Projekt gemeldet im Tagebuch NaturkommunikationIm Jahr 2021 untersuchte die Gruppe den Ausbruch des Vulkans Fagradalsfjall in Island im Jahr 2021, der das hervorbrachte, was einige als spektakuläre Beispiele vulkanischer Fontänen bezeichneten.
Von einer vulkanischen Fontäne spricht man, wenn ein Vulkan ausbricht, wie in Cartoons dargestellt, wobei glühende Lava direkt in den Himmel schießt, bevor sie wieder auf die Erde fällt und die Seiten einer Caldera hinabstürzt. Wie und warum sie entstehen und was ihre Energie antreibt, ist immer noch nicht bekannt, obwohl einige Fachleute vermuten, dass dies auf den schnellen Aufstieg des Magmas zurückzuführen ist. Bei diesem neuen Vorhaben nutzte das Forschungsteam die einzigartigen Eigenschaften des Fagradalsfjall-Ausbruchs, um mehr über die Fontänenbildung zu erfahren.
Der Ausbruch des Fagradalsfjall im Jahr 2021 ereignete sich nicht auf einmal als große Explosion. Stattdessen handelte es sich um eine Reihe von Brunnen unterschiedlicher Höhe. Die Fontänen waren außerdem einigermaßen gut eingegrenzt, was es den Forschern ermöglichte, nah an das Geschehen heranzukommen, um mehr darüber zu erfahren, was die Entstehung der Fontänen antreibt.
Um die Ausbrüche zu untersuchen, verwendete das Forschungsteam ein Gerät, das es ihnen ermöglichte, eine Open-Path-Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (OP-FTIR) an den Gasen durchzuführen, die der Vulkan über vier Eruptions- und Pausenzyklen ausströmte. Durch die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung der Gase fanden sie dann Eigenschaften, die auf eine Erklärung dafür hindeuten, dass ein Vulkan aus dem Boden geschossen ist und nicht nur seinen Gipfel gesprengt hat. Und das führte sie zu einer Theorie.
Die neue Theorie legt nahe, dass Vulkane wie Fagradalsfjall einen flachen, mit Magma gefüllten Hohlraum unter ihrer Caldera haben. Wenn Magma in den Hohlraum aufsteigt, bilden Gase eine Schaumschicht an der Oberseite des Magmas im Hohlraum. Die Forscher gehen davon aus, dass das Kollabieren der Schaumschicht zu dem Druck führt, der Magma in die Luft drückt und einen Fontäneneffekt erzeugt – wie bei Limonade aus einer geschüttelten Dose. Die zyklische Natur einer solchen Fontänenbildung ist darauf zurückzuführen, dass Gase wiederholt eine Schaumschicht im Hohlraum bilden.
Es bedarf weiterer Untersuchungen zu vulkanischen Fontänen, aber das Forschungsteam geht davon aus, dass ihre Theorie dazu beitragen könnte, die Fontänen verschiedener Vulkane auf der ganzen Welt zu erklären.
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Samuel Scott et al.: Die Instabilität des oberflächennahen Magmaflusses treibt zyklische Lavafontänen am Fagradalsfjall, Island, an. Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42569-9
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