Der Ausbruch des Kīlauea-Vulkans auf Hawaii im Jahr 2018 bot Wissenschaftlern eine beispiellose Gelegenheit, neue Faktoren zu identifizieren, die helfen könnten, das Gefahrenpotenzial zukünftiger Eruptionen vorherzusagen.
Lavafontänen aus der produktivsten Eruptionsspalte, damals Spalte 8 genannt und jetzt Ahu'aila'au genannt, bildeten einen 55 Meter hohen Schlackenkegel, der etwa die Höhe eines 10-stöckigen Gebäudes hatte. Der größte Teil der 2018 Kubikkilometer großen Lava der Eruption der Lower East Rift Zone im Jahr 0.8 brach an diesem Punkt aus. Bildnachweis: B. Shiro, USGS
Der Ausbruch des Kīlauea-Vulkans auf Hawaii im Jahr 2018 bot Wissenschaftlern eine beispiellose Gelegenheit, neue Faktoren zu identifizieren, die helfen könnten, das Gefahrenpotenzial zukünftiger Eruptionen vorherzusagen.
Die Eigenschaften des Magmas in einem Vulkan beeinflussen, wie ein Ausbruch ablaufen wird. Insbesondere die Viskosität dieses geschmolzenen Gesteins ist ein wichtiger Faktor dafür, wie gefährlich ein Ausbruch für nahe gelegene Gemeinden sein könnte.
Sehr viskose Magmen sind mit stärkeren Explosionen verbunden, da sie Gas daran hindern können, durch Öffnungen zu entweichen, wodurch sich Druck im Rohrleitungssystem des Vulkans aufbauen kann. Andererseits führt die Extrusion von viskoserem Magma zu langsameren Lavaströmen.
„Aber die Magmaviskosität wird normalerweise nur gut nach einem Ausbruch quantifiziert, nicht im Voraus“, erklärte Diana Roman von Carnegie. „Wir versuchen also immer, frühe Anzeichen von Magmaviskosität zu identifizieren, die helfen könnten, den Eruptionsstil eines Vulkans vorherzusagen.“
Im Mai 2018 öffneten sich Eruptionsspalten und lagerten Lava in der Unterteilung Leilani Estates auf der Insel Hawaii ab. Über 700 Häuser wurden zerstört und mehr als 2,000 Menschen vertrieben. Bildnachweis: B. Shiro, USGS
Sie leitete neue Arbeiten zur Identifizierung eines Indikators für die Viskosität von Magma, der vor einem Ausbruch gemessen werden kann. Dies könnte Wissenschaftlern und Notfallmanagern helfen, mögliche Muster zukünftiger Eruptionen zu verstehen. Die Ergebnisse sind veröffentlicht in Natur.
Das Ereignis von 2018 beinhaltete die erste Eruptionsaktivität in der unteren East Rift Zone von Kīlauea seit 1960. Die erste von 24 Spalten öffnete sich Anfang Mai und die Eruption dauerte genau drei Monate. Diese Situation ermöglichte vielen Forschern einen beispiellosen Zugang zu Informationen, darunter Roman und ihre Kollegen – Arianna Soldati und Don Dingwell von der Ludwig-Maximilians-Universität München, Bruce Houghton von der University of Hawai’i at Mānoa und Brian Shiro vom US Geological Survey Hawaiian Volcano Observatory.
Das Ereignis lieferte gleichzeitig eine Fülle von Daten über das Verhalten von Magma mit hoher und niedriger Viskosität sowie über die Spannungen vor der Eruption im festen Gestein unter Kīlauea.
Ein sich schnell bewegender Lavakanal floss vom etwa 10 Kilometer entfernten Ahu'aila'au-Kegel zum Ozean, wo er auf seinem Weg etwa 36 Quadratkilometer Land bedeckte und entlang der Küste 3.5 Quadratkilometer neues Land schuf. Wo der Kanal in flachen Bereichen langsamer wurde, breitete er sich aus und bildete ein geflochtenes Muster, das hier zu sehen ist. Bildnachweis: B. Shiro, USGS
Durch tektonische und vulkanische Aktivität bilden sich Brüche, sogenannte Verwerfungen, im Gestein, aus dem die Erdkruste besteht. Wenn geologische Spannungen dazu führen, dass sich diese Verwerfungen gegeneinander verschieben, messen Geowissenschaftler die 3-D-Ausrichtung und -Bewegung der Verwerfungen mit seismischen Instrumenten.
Durch die Untersuchung der Ereignisse in der unteren East Rift Zone von Kīlauea im Jahr 2018 stellten Roman und ihre Kollegen fest, dass die Richtung der Verwerfungsbewegungen in der unteren East Rift Zone vor und während des Vulkanausbruchs verwendet werden könnte, um die Viskosität von aufsteigendem Magma während Perioden abzuschätzen vorläufige Unruhen.
„Wir konnten zeigen, dass wir mit robuster Überwachung den Druck und die Spannung im Rohrleitungssystem eines Vulkans mit der unterirdischen Bewegung von zähflüssigerem Magma in Beziehung setzen können“, erklärte Roman. „Dies wird Überwachungsexperten ermöglichen, das Ausbruchsverhalten von Vulkanen wie Kīlauea besser vorherzusagen und Reaktionsstrategien im Voraus maßzuschneidern.“
Referenz: „Erdbeben zeigten Magmaviskosität während des Ausbruchs von Kīlauea 2018 an“ von DC Roman, A. Soldati, DB Dingwell, BF Houghton und BR Shiro, 7. April 2021, Natur.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03400-x
Die Forschung wurde durch ein Postdoktorandenstipendium von Alexander von Humboldt, den European Research Council Advanced Grant 834225, die US National Science Foundation und US Geological Survey Disaster Supplemental Research Funding unterstützt.
