Geologie Die Urgewalt der Supervulkane

Supervulkane sind die machtvollste Naturgewalt der Erde. Ein Ausbruch kann so zerstörerisch sein wie der Einschlag eines Asteroiden. Winzige Aschekristalle liefern jetzt überraschende Erkenntnisse über die schwersten Eruptionen der Geschichte.

Von Ilya N. Bindeman


Tief unter Kalifornien und Wyoming liegen zwei Vulkane in einer Art Winterschlaf, aus dem sie jederzeit mit unvorstellbarer Gewalt erwachen können. Dann würde die Westhälfte der USA binnen weniger Stunden unter einer mehrere Zentimeter dicken Ascheschicht versinken. In den letzten zwei Millionen Jahren ist dies schon mindestens viermal geschehen.

Die Eruption eines Supervulkans entfaltet die gleiche Zerstörungskraft wie der Einschlag eines kleinen Asteroiden, kommt aber zehnmal so häufig vor. Damit gehört sie zu den schlimmsten Naturkatastrophen, die der Menschheit drohen.

In den 1950er Jahren fielen Geologen riesige, annähernd kreisförmige Senken auf – manche dreißig bis sechzig Kilometer breit und einige tausend Meter tief. Sie erinnerten stark an die kesselförmigen Calderen vieler bekannter Vulkane: Einsturzkrater, die entstehen, wenn sich die Magmakammer unter einem Vulkanschlot bei einem Ausbruch leert und die darüber liegenden Gesteinsschichten einbrechen. Die riesigen Talkessel lagen zudem inmitten einiger der gewaltigsten Ablagerungen von Vulkangesteinen. All dies machte den Forschern klar, dass sie die Überreste von Vulkanen vor sich hatten, die hundert- oder gar tausendmal größer waren als der berüchtigte Mount St. Helens im US-Staat Washington.

Derzeit kennt man vier Regionen, wo in den letzten zwei Millionen Jahren bei einer Eruption mindestens 750 Kubikkilometer Gesteinsmaterial ausgeworfen wurden: Yellowstone (Wyoming, USA), Long Valley (Kalifornien, USA), Toba (Sumatra, Indonesien) und Taupo (Neuseeland). Unter der Oberfläche des Yellowstone-Nationalparks wandert die nordamerikanische Platte über einen pilzartigen Aufstrom besonders heißen, zähplastischen Gesteins.

Auftriebskräfte lassen diesen so genannten Plume (englisch für Helmbusch) vom Rand des flüssigen äußeren Erdkerns durch den 2900 Kilometer dicken Erdmantel empordringen. An der Erdoberfläche erzeugt er schließlich einen Hot Spot (heißen Fleck), indem er wie ein überdimensionaler Bunsenbrenner die nur hauchdünne Erdkruste von unten her aufschmilzt. Das dabei entstandene Magma hat in den letzten 16 Millionen Jahren mehrere katastrophale Vulkanausbrüche gespeist.

Anders liegen die Verhältnisse in der Region Toba. Hier befindet sich eine Subduktionszone, an der eine tektonische Platte unter eine andere abtaucht. Das Mantelgestein über dem absinkenden Krustenblock schmilzt dabei im weiten Umkreis teilweise auf. Auch dadurch können riesige Magmamengen entstehen.

Wie kommt es nun zum Ausbruch? Weil sich immer mehr Gesteinsschmelze in der Magmakammer aufstaut, steigt dort mit der Zeit der Druck. Zwar kann ihm die darüber liegende Kruste mit ihrem enormen Gewicht zunächst noch standhalten. Doch wird sie langsam angehoben und wölbt sich auf. Dabei bildet sich um die Wölbung herum ein Ring aus vertikalen Spannungsrissen, die schließlich von der Erdoberfläche bis zur Magmakammer reichen.

Damit nimmt das Verhängnis seinen Lauf. Die Gesteinsschmelze bahnt sich ihren Weg durch die Risse nach oben. Diese erweitern sich zu Austrittsschloten und vereinigen sich schließlich zu einem durchgehenden ringförmigen Spalt. Sobald das geschieht, hat der gewaltige "Deckel" festen Gesteins innerhalb des Rings keinen Halt mehr. Wie das Dach eines Hauses, dessen Wände zusammenbrechen, sinkt er als ganzes oder in Einzelteilen in die sich leerende Magmakammer hinab und presst dabei weitere Lava und Gase an den Rändern des Rings heraus.

Zu den bestuntersuchten Überresten eines solchen Ausbruchs gehört der Bishop-Tuff, der die so genannten Volcanic Tablelands im Osten Kaliforniens bildet. Diese Dutzende bis Hunderte von Metern mächtige vulkanische Ablagerung bildete sich aus den geschätzten 750 Kubikkilometern Magma, die bei der Entstehung der Caldera des Long-Valley-Supervulkans vor etwa 760|000 Jahren austraten.

Bis in die 1970er Jahre hinein hielten viele Geologen den mächtigen Bishop-Tuff für das Ergebnis einer Reihe von Eruptionen über Jahrmillionen hinweg. Dass ein einzelner Ausbruch eine derart mächtige Ablagerung schaffen könnte, schien undenkbar. Doch akribische Untersuchungen an winzigen Einschlüssen aus glasartig erstarrtem Magma in kleinen Quarzkristallen bewiesen das Gegenteil.



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