Campi Flegrei: Forscher untersuchen die Aktivitäten des Supervulkans
Der größte und aktive Supervulkan Europas befindet sich in der süditalienischen Region Kampanien, in der auch Neapel liegt. Vulkanologen vom University College London (UCL) haben Anzeichen dafür entdeckt, dass die Phlegräischen Felder (italienisch: Campi Flegrei; brennende Felder) kurz vor einem Ausbruch stehen könnten.
Das Forschungsteam hat ein Modell entwickelt, mit dem es die Reaktionen des Krustengesteins auf Druck durch Gas oder vulkanische Flüssigkeiten darstellen kann. "Es ist die erste Studie, die Brüche bei einem aktiven Vulkan vorhersagt" , erklärt Christopher Kilburn in einer Pressemitteilung des UCL(öffnet im neuen Fenster) .
Der letzte Ausbruch des Vulkans erfolgte im Jahr 1538. Doch seitdem ist das Gebiet alles andere als inaktiv. Es wurden zehntausende vulkanische Beben belegt sowie Gasaustritte und heiße Quellen gesichtet. Als das Vulkangebiet vor 40.000 Jahren ausbrach, überzogen die Asche und der Rauch halb Europa.
Die Aktivitäten des Supervulkans nehmen zu
Allein auf der zwölf bis 15 Kilometer großen kesselförmige Struktur aus vulkanischem Ursprung – der Caldera – leben 360.000 Menschen. Die Folgen eines Ausbruchs wären somit verheerend. Seit den 1950er Jahren steigen der Gasdruck und die Temperaturen im Untergrund an. Zudem verändert sich die Zusammensetzung des Magmas, der Untergrund hebt sich immer wieder an. Unter dem kleinen Küstenort Pozzuoli westlich von Neapel hat sich der Untergrund um rund vier Meter angehoben.
Das heiße schmelzflüssige Magma des Vulkans sammelte sich bisher in rund acht Kilometern Tiefe unterhalb von zwei undurchlässigeren Schichten. Eine Schicht befindet sich in rund 2,5 Kilometern Tiefe. Magma steigt derzeit zwar noch nicht auf, allerdings vulkanische Gase und hydrothermale Flüssigkeiten.
Das Forschungsteam kann mit dem Modell zeigen, dass die seismischen Erschütterungen in den Campi Flegrei sich in den vergangenen Jahrzehnten verändert haben. Bis vor 40 Jahren reagierte das Untergrundgestein elastisch auf Druck von unten, seit 2020 verhält es sich zunehmend inelastisch und bricht, anstatt sich zu verformen. "Ein solches inelastisches Verhalten ist ein Vorbote für weitere Brüche" , schreibt die Forschungsgruppe in ihrer Studie.
Es scheinen vermehrt vulkanische Gase aufzusteigen
Laut Modell könnten vermehrt vulkanische Gase aufsteigen. Das ist ein Problem, denn in etwa drei Kilometern Tiefe sammelt sich immer mehr Gas unter der undurchlässigen Gesteinsschicht. Das erhöht den Druck, das Vulkangas kann nicht mehr allmählich durch die dicke Gesteinsschicht diffundieren. Es kommt zu immer mehr Brüchen und Rissen in der Krustenschicht.
Laut dem Forscherteam werden dadurch Teile des Vulkans immer schwächer, seit 1984 soll die Kruste um ein Drittel instabiler geworden sein. Für das Magma wird es aktuell also einfacher als noch vor fast 40 Jahren, sich einen Weg an die Oberfläche zu suchen.
Campi Flegrei bewegt sich weiter auf ein Aufreißen der Kruste zu, was laut Kilburn aber nicht automatisch bedeutet, "dass auch eine Eruption erfolgt. Denn auch wenn ein solcher Bruch die Kruste öffnet, muss das Magma für einen Ausbruch an der richtigen Stelle nach oben gedrückt werden." Wie groß das Risiko ist, muss weiter untersucht werden.
Drei mögliche Szenarien denkbar
Es gibt drei mögliche Szenarien zu dem, was passieren könnte. In einem Szenario lässt der Druck im Untergrund wieder nach. Trotz der bisherigen Schwächung kommt es damit zu keinem Krustenbruch. Die frisch aufbrechenden Risse im Untergrund könnten durch geochemische Prozesse schnell genug wieder verstopfen. Es entsteht ein Gleichgewicht, das zu einem routinemäßigen Senken und Heben des Vulkanuntergrunds führt.
Das Worst-Case-Szenario wäre ein Fortschreiten von Rissbildungen und Hebungen. Irgendwann würde die Kruste über dem Vulkan vollständig brechen und es käme zu einer Eruption, die schlimmstenfalls von heftigen phreatomagmatischen Explosionen begleitet wäre. Eine solche Explosion wurde durch den direkten Kontakt von heißer Gesteinsschmelze oder heißen pyroklastischen Dichteströmen mit externem Wasser resultieren. Das oberflächennahe Spaltensystem nahe Sofatara-Pisciarelli wäre dafür der wahrscheinlichste Ort.
Noch können die Forscher nicht sagen, welches Szenario eintreffen wird. Zu dem Zweck müssen sie den Vulkan und dessen innere Aktivitäten weiterhin beobachten.
Zur Studie
Die Studie wurde am 9. Juni 2023 im Fachmagazin Communications Earth & Environment veröffentlicht und heißt Potential for rupture before eruption at Campi Flegrei caldera, Southern Italy(öffnet im neuen Fenster) (Potenzial für einen Ausbruch vor der Eruption in der Caldera Campi Flegrei, Süditalien).