Interview mit Erdbebenforscher

Eine Neubewertung der vulkanischen Gefährdung

Von Tamara Worzewski
20.01.2019
, 18:39
Kohlendioxid-Blasen  am Laacher See in der  Eifel.
Unter der Osteifel scheint es sich füllende Magmakammern zu geben – dies leitet eine aktuelle Studie aus dort registrierten Beben ab. Was bedeutet dieser Befund für die Zukunft der Vulkaneifel? Ein Gespräch mit Torsten Dahm.
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Herr Dahm, dass der Vulkanismus in der Eifel nicht erloschen sei, sondern sich nur im Langzeitschlaf befinde, behaupten einige Wissenschaftler schon länger. Was ist also neu an Ihrer Studie?

Diese wissenschaftliche Meinung bestätigen wir hiermit. Das Besondere an unseren Messungen und Beobachtungen ist, dass wir erstmalig auch seismische Evidenz für Prozesse sehen, die direkt unter der Eifel aktuell ablaufen. Wir haben also direkten Nachweis für magmatisch induzierte Beben oder magmatische Prozesse.

„Magmatismus“ heißt nicht gleich Vulkanausbruch…?

Ein Vulkan ist nicht nur dann aktiv, wenn oben etwas herauskommt. Deswegen sprechen wir vom Magmatismus. Magmatische Prozesse in der Erdkruste passieren an viel mehr Stellen als nur dort, wo der Vulkan steht. Diese Prozesse sind eventuell ständig aktiv, ohne dass man an der Oberfläche etwas bemerkt.

Prof. Dr. Torsten Dahm ist Sektionsleiter Erdbeben- und Vulkanphysik am Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ)
Prof. Dr. Torsten Dahm ist Sektionsleiter Erdbeben- und Vulkanphysik am Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) Bild: Tamara Worzewski

In der Eifel bebt es doch immerzu spürbar, wie unterscheiden sich also die neuen Registrierungen von den üblichen Eifel-Erdbeben?

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In der Eifel sind natürlich tektonische Beben bekannt, Spannungsbeben, die auch von der Bevölkerung wahrgenommen werden und Schwingungsfrequenzen größer als zehn Hertz haben. Jetzt können wir sogenannte Deep-Low-Frequency (DLF)-Beben registrieren, übersetzt: niederfrequente Tiefherdbeben. Die tiefsten Erdbeben der Osteifel sind auch die tiefsten, die jemals in Deutschland bestimmt wurden. Die DLF-Beben unterscheiden sich von den tektonischen Beben durch tiefere Frequenzen – etwa ein bis zehn Hertz. Sie sind ganz schwache Erdbeben, die man nicht spürt – auf der Richterskala meist kleiner als zwei. Man assoziiert sie allgemein mit Magmenbewegung.

Die Verdichtung des seismologischen Messnetzes im Jahre 2013 hat diese Registrierung überhaupt erst ermöglicht. Könnten DLF-Beben normal für die Osteifel sein?

Das ist etwas, das wir nicht beantworten können: Es kann sowohl sein, dass die DLF-Beben 2013 zum ersten Mal nach langer Zeit aufgetreten sind. Aber es könnte auch sein, dass es sie vor der seismischen Netzverbesserung schon gab und wir sie einfach nicht sehen konnten. Das sind jetzt junge Beobachtungen, und wir denken, es ist wichtig, noch mal genau in die alten Daten hineinzuschauen. Vielleicht findet man etwas mit verbesserten Auswertungsmethoden.

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Was ist an den beobachteten Ereignissen denn so besonders?

Die DLF-Erdbeben konzentrieren sich auf ein kleines Gebiet unter dem Laacher See und reihen sich wie auf einem Faden auf, gerade herunter, von zehn bis etwa 43 Kilometer Tiefe. Die Struktur ähnelt einem Kanal. Die Beben ereignen sich in „Clustern“, Anhäufungen, aber nicht gleichverteilt, sondern wie in verschiedenen Stockwerken. Jedes Cluster wurde an derselben Stelle reaktiviert. Die DLF-Ereignisse kommen in kurzen Episoden, die wenige Minuten dauern. Danach ist wieder Ruhe.

Schmückt heutzutage den Vulkan: der Laacher See
Schmückt heutzutage den Vulkan: der Laacher See Bild: ddp

Und was hat Magma mit diesen Beben zu tun?

Im gängigen Modell für die DLF-Beben ereignet sich in der Nähe von kleinen Fluid- oder Magmareservoirs Folgendes: Die Lagerstätten geraten kurzzeitig unter Spannung, und wenn das Gestein am Rand des Reservoirs einbricht, entsteht ein schwaches Erdbeben. Dringt der Bruch in den inneren Fluidbereich des Reservoirs vor, kann dieses zu schwingen beginnen. Wir denken nun – und das ist unser Hauptpunkt –, dass das Fortschreiten des Bruchs sich stark verlangsamt, da die Randzone teilweise auskristallisiert ist. Diese Verlangsamung könnte den tieffrequenten Charakter dieser Erdbeben erklären. Das Modell könnte zudem beschreiben, was die registrierten DLF-Ereignisse stets an derselben Stelle reaktiviert: das Reservoir wird immer wieder angeregt.

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Sie haben auch schwarmähnliche Beben registriert, die zwar keine bevorstehende vulkanische Aktivität verkünden, aber doch ein Rätsel darstellen?

In der Verlängerung einer Gruppe von DLF-Ereignissen unter dem Laacher See hatten wir eine ungewöhnliche Sequenz von sehr schwachen Schwarmbeben – sie hielt mehrere Monate an und stoppte dann. Das wunderte uns natürlich sehr, und wir wussten nicht, wie wir es einschätzen sollen – bis heute ist das eine spannende Frage. Wir haben unterschiedliche Hypothesen. Es könnte sich beispielsweise um Anregung am oberen Ende eines Förderkanals handeln, in dem Kohlendioxid, CO2, nach oben wandert.

Müsste so ein 40 Kilometer langer Förderkanal nicht immer wieder „verheilen“?

Der mögliche Kanal führt direkt zum Laacher See, in welchem ständig CO2Blasen aufsteigen. Wir denken, dass die konstante CO2-Entgasung eines Magmareservoirs im Mantel den Kanal offenhält. Das erklärt zwar nicht das episodische Auftreten der DLF-Beben – CO2 fließt ja ununterbrochen. Aber vielleicht nutzt zuweilen aufsteigendes Magma den Kanal, versetzt das umgebende Gestein in Spannung und löst die Beben aus.

Möglicherweise füllen sich also tiefliegende Magmenkammern – gibt es Warnsignale für einen bevorstehenden Ausbruch?

Es gibt keine Vorläufersignale für eine bevorstehende vulkanische Aktivität, wie beispielsweise stärkere energetische Schwarmbeben. Magmatische Prozesse laufen in der Eifel in sehr langen Zeiträumen ab: Datierungen der beim letzten Ausbruch vor 12 900 Jahren geförderten Magmen weisen darauf hin, dass sich die Magmenkammer unter dem Laacher See etwa 30 000 Jahre lang füllte, bevor es zum Ausbruch kam. Bei massiven Magmenaufstiegen in die obere Erdkruste müsste es starke Erhebungen der Erdoberfläche geben. Das tut es aber nicht – sonst hätten wir es in den differentiellen Satellitenradarbildern gesehen. Es gibt allerdings noch kein lokales, kontinuierliches geodätisches Monitoring – wir halten es daher für nötig, ein bis zwei Stationen am Laacher See mit GPS zu betreiben.

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Auch wenn es keine wissenschaftlich exakte Definition für „Supervulkane“ gibt, spricht man von Supereruptionen ab einem Vulkanexplosivitätsindex von 8 (VEI-8). Könnte man die Eifel als Supervulkan bezeichnen?

Nein, die Eifel ist kein Supervulkan. Allerdings wissen wir, dass die Eifel einen größeren pyroklastischen Ausbruch hatte. Der Laacher See ist eine Caldera – eine Einsturzstruktur, die nach einem großen Vulkanausbruch entstand. Der letzte Ausbruch wird auf der VEI-Skala mit 6 abgeschätzt und war damit stärker als die Ausbrüche vom Vesuv 1944 oder Mount St. Helens 1980. Der Laacher-See-Vulkan schleuderte innerhalb sehr kurzer Zeit 6,7 Kubikkilometer Material aus, Ablagerungen findet man bis in Südschweden. Die Heftigkeit lag in der Größenordnung der Pinatubo-Explosion von 1991.

Ist die Eifel nun gefährlicher als bislang angenommen?

Wir denken, es ist wichtig, die vulkanische Gefährdung hier neu zu bewerten. Insbesondere, da in den letzten Jahren immer mehr Messungen und Beobachtungen zusammengekommen sind. Ende Februar ist ein internationaler Workshop in der Eifel geplant. Wir wollen uns darüber verständigen, wie wir die Gefährdung derzeit sehen, und diskutieren, welche Experimente zusätzlich wichtig wären.

Quelle: F.A.Z.
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