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Vulkanausbruch vor Mayotte : Die Magma-Schleuse ist offen

  • -Aktualisiert am

Mitte August 2017 fotografierte der amerikanische Astronaut Randy Bresnik die Insel Mayotte von der Internationalen Raumstation ISS aus. Zu sehen ist das Riff, das das Eiland ringförmig umgibt. Bild: Nasa, JSC

Völlig unbemerkt ist vor zwei Jahren im Indischen Ozean ein Vulkan ausgebrochen. Dabei wurden gewaltige Lavamassen ins Meer gegossen. Verraten haben den submarinen Feuerberg nun seltsame Erdbeben.

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          In den vergangenen zwei Jahren haben empfindliche seismische Instrumente in vielen Teilen der Welt immer wieder eigentümliche Bodenerschütterungen registriert. Auf den Seismogrammen hatten diese Signale kaum Ähnlichkeit mit den typischen Aufzeichnungen von Erdbebenwellen. Es handelte sich vielmehr um sehr langperiodische, regelmäßige Schwingungen, vergleichbar mit dem tiefen Klang einer großen Glocke oder den Tönen eines Kontrabasses.

          Zum Teil dauerte jede dieser Erschütterungen bis zu einer halben Stunde. Als wären diese Signale nicht verblüffend genug, standen Seismologen vor einer weiteren Überraschung, als sie die Quelle der seltsamen Erschütterungen ermittelten. Die Signale stammten nämlich aus einer Region im westlichen Indischen Ozean, in der es sonst kaum Erdbeben gibt. Eine internationale Forschergruppe hat nun das Rätsel der eigenartigen Schwingungen gelöst. Sie entstanden bei einem der größten untermeerischen Vulkanausbrüche, der je gemessen worden ist.

          Die Epizentren der Erschütterungen lagen in der Nähe der Mayotte-Inseln, einem geographisch zu den Komoren gehörenden französischen Überseedepartment im Indischen Ozean zwischen der Küste Moçambiques und Madagaskar. Obwohl die Mayotte-Inseln vulkanischen Ursprungs sind, liegen die letzten bekannten Eruptionen dort schon viele Millionen Jahre zurück, und ihr Vulkanismus galt lange als erloschen. Dennoch hatten die aus dieser Gegend stammenden seismischen Signale eine gewisse Ähnlichkeit mit Erderschütterungen, wie sie üblicherweise in der Nähe von Feuerbergen gemessen werden, nämlich mit dem sogenannten vulkanischen Tremor. Auch dabei schwingt der Untergrund rhythmisch in einem engen Frequenzbereich. Ausgelöst werden die Schwingungen meist von Grund- oder Regenwasser, das sich in einem Vulkanschlot angesammelt hat und darin stark aufheizt und teilweise verdampft. Dabei bewegt sich der Dampf im Vulkanschlot in Form von stehenden Wellen, die den Boden rhythmisch oszillieren lassen. Allerdings sind die Frequenzen des bekannten vulkanischen Tremors um viele Oktaven höher als die Signale von den Komoren.

          Vulkanische Aktivität rekonstruiert

          Der Verdacht, dass dennoch „etwas Vulkanisches“ für die eigentümlichen Schwingungen verantwortlich sein könnte, erhärtete sich im vergangenen Jahr bei einer Fahrt des französischen Forschungsschiffes „Marion Dufresne“ in diese Meeresregion. Die an Bord befindlichen Echolote lieferten erste Hinweise auf einen frischen untermeerischen Vulkanausbruch. In ihrer jüngst in der Zeitschrift  „Nature Geoscience“ veröffentlichten Studie konnte die Forschergruppe um Simone Cesca vom Geoforschungszentrum in Potsdam den Ablauf und die Größe dieser untermeerischen Eruption rekonstruieren. Die Wissenschaftler werteten dazu die Aufzeichnungen vieler Erdbebenstationen rund um den Globus aus, konzentrierten sich aber besonders auf die Seismogramme eines modernen seismischen Arrays in Kasachstan, das die von den Komoren stammenden Erschütterungen besonders gut registriert hatte. Insgesamt analysierte die Gruppe fast siebentausend aus der Region stammende Erdbeben, von denen mehr als vierhundert die eigentümlichen Signale enthielten.

          Die Auswertung der Daten ergab, dass die submarine vulkanische Tätigkeit, begleitet von Erdbeben, im Mai 2018 in mehr als 25 Kilometern Tiefe begann. Die Erschütterungen, darunter elf Erdstöße mit Magnituden von mehr als „fünf“, wurden von wanderndem Magma erzeugt, das langsam aus einer tief in der Erdkruste gelegenen Magmakammer aufstieg. Später zog das Magma in Richtung Süden und begann dann unter dem Vulkan, den man in den Echolotsignalen während der französischem Forschungsexpedition entdeckt hatte, weiter aufzusteigen. Im Laufe des Sommers zeigten sich dann die eigentümlichen langperiodischen Signale, die bis weit ins vergangene Jahr hinein andauerten.

          Wenn flüssiges Magma rhythmisch schwingt

          In dieser Zeit ergossen sich unbemerkt große Mengen an Magma als Lava auf den Meeresboden etwa 25 Kilometer östlich von Mayotte. Aus den Frequenzen der gemessenen seismischen Signale haben die Forscher dann das Magmavolumen berechnet. Danach sind zwischen zwei und drei Kubikkilometer Lava aus dem Erdinneren an die Oberfläche geflossen. In Anbetracht der Menge handelt es sich bei der Eruption vor dem Mayotte-Archipel um den größten jemals gemessenen untermeerischen Vulkanausbruch. Im Vergleich dazu: Während der fast ein halbes Jahr dauernden Flankeneruption des Vulkan Kilauea auf Hawaii im Jahre 2018 traten etwa 0,8 Kubikkilometer Lava zutage.

          Und auch für die Ursache der niederfrequenten Schwingungen haben Ceca und ihre Kollegen eine Erklärung. Sie könnten durch Resonanzen in jenen untermeerischen Gängen und Spalten ausgelöst worden sein, durch die das Magma aufwärts in Richtung Meeresboden gewandert ist. Dass die Frequenzen im Vergleich zum bekannten vulkanischen Tremor viel niedriger sind, liegt, so die Forscher daran, dass im Gebiet der Mayotte-Inseln kein Wasserdampf schwingt, sondern zähflüssigeres Magma. Außerdem dürften die submarinen Magmagänge recht groß sein, damit Resonanzen mit solch langen Perioden entstehen können.

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