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Infoblatt Calderabildende Eruptionen

Calderen, Vorhersagen und Klimaveränderungen




Alle Vulkanausbrüche in historischer Zeit waren harmlos gegenüber jenen Eruptionen, von denen Riesencalderen zeugen. Dabei wurden im Vergleich zu den heftigsten plinianischen Eruptionen der letzten 3.000 Jahre die 10- bis 100fachen Mengen an Magma gefördert. Zum Glück kennen wir solche Eruptionen nur aus prähistorischer Zeit, aber die Eruptionen, die zur Bildung der Phlegräischen Felder bei Neapel führten, ereigneten sich vor nur rund 40.000 Jahren.


Calderen

Bei einem plinianischen Vulkanausbruch werden meist zwischen etwa knapp einem bis zu 10 Kubikkilometer Magma gefördert. Bei den bekannten Ausbrüchen des Mt. St. Helens in den USA und des Pinatubo auf den Philippinen waren es rund 0,5 bzw. 6 km³. Durch den Abzug einer so großen Magmamenge aus der Magmakammer entsteht quasi ein Hohlraum, wodurch das Dach der Magmenkammer einstürzt. Dadurch bildet sich an der Erdoberfläche ein kesselförmiges Einbruchbecken, eine Caldera (nach dem spanischen Word für "Kessel"). Calderen entstehen also auch bei größeren plinianischen Eruptionen.
Bei den so genannten calderabildenden Eruptionen (Supereruptionen) werden über 500 km³ Magma gefördert, oft sogar über 1.000 km³! Dabei entstehen ungleich größere Einbruchstrukturen, eben die Riesencalderen. Die bei einem solchen Ausbruch geförderten Magmamengen können nicht durch einen engen Schlot an die Erdoberfläche gelangen. Daher wird angenommen, dass das Magma an sogenannten Ringspalten zur Erdoberfläche aufsteigt. Die Ringspalten sind die Bruchflächen, die Calderen begrenzen.
Eine der bekanntesten Calderen ist die Yellowstone-Caldera, die unter dem Yellowstone Park liegt. Bei der ersten gewaltigen Eruption vor rund 2 Millionen Jahren wurden nicht weniger als 2.500 km³ gefördert. Seitdem gab es zwei weitere Supereruptionen, bei denen aber "nur" 600 bzw. 1.000 km³ Magma ausgestoßen wurden. Die entsprechenden Calderen sind riesig: Die des Ausbruchs der Yellowstone-Caldera ist 45 mal 75 Kilometer groß. Die jüngste Riesencaldera ist der Toba-See auf der indonesischen Insel Sumatra. Sie ist noch größer als die Yellowstone-Caldera und nur 74.000 Jahre alt. Ältere Calderen werden wegen ihrer Größe oft gar nicht erkannt; erst auf Satellitenbildern sind sie zu erkennen.





Ignimbrite

Wie der Ausbruch einer Riesencaldera genau abläuft, ist gegenwärtig nicht bekannt. Es wird angenommen, dass das Magma an den Ringspalten aufsteigt und sich in Form gewaltiger Aschenströme ausbreitet. Die Aschenströme bestehen aus einem Gemisch aus heißen Gasen und Bims, Asche und Staub, bei denen es sich um Magmafetzen handelt. Sie bedecken viele Hundert Quadratkilometer große Regionen mit mächtigen, oft einige Meter dicken Aschenschichten. Diese Aschenmengen sind so gewaltig, dass die Magmafetzen während des Transports nur sehr wenig abkühlen und daher noch glutflüssig sind, wenn sie schließlich abgelagert werden. Dies hat zur Folge, dass sie nach der Ablagerung gleichsam miteinander verbacken. Solche Aschenstromablagerungen, bei denen die einzelnen Magmafetzen miteinander verschweißt sind, werden allgemein Ignimbrite genannt. Vor allem in den südwestlichen USA liegen viele mächtige Ignimbitdecken übereinander, aber auch in Deutschland, im Tal der Nahe sind Ignimbite zu sehen. Letztere sind aber fast 300 Millionen Jahre alt.


Vorhersage

Da sich in historischer Zeit noch keine Supereruptionen ereignet haben, weiß man nicht, welche Warnsignale einem solchen Ausbruch vorausgehen. Schon mehrfach zeigten Calderen "Unruhe" (verstärkte Erdbebenhäufigkeit, Hebung des Bodens durch "Aufblähen" der Magmenkammer), zum Beispiel bei der Caldera, die unter den Pflegäischen Feldern, westlich von Neapel, liegt. Oder die Rabaul-Caldera in Papua Neuguinea. Bei letztgenannter wurde sogar schon eine Evakuierung geprobt, doch nach einigen Monaten kam die Caldera wieder zur Ruhe. 1994 brachen dann sogar zwei Vulkane innerhalb der Caldera aus, ohne dass es zu der befürchteten ganz großen Eruption kam. In den Phleräischen Feldern bildete sich 1111 ebenfalls ein neuer Vulkan, der Monte Nuovo, ohne dass die Caldera als Ganzes ausbrach. Daher sind alle Aussagen über möglicherweise bevorstehende Eruptionen von Calderen zurzeit nur Spekulation.


Globale Klimaveränderungen

Schon der Ausbruch des in den Philippinen gelegenen Mt. Pinatubo im Jahre 1991 bewirkte eine globale Abkühlung um rund 1 Grad Celsius, dabei handelte es sich "nur" um einen Ausbruch in der Klasse der plinianischen Eruptionen. Allerdings war dieses Magma sehr schwefelreich. Daher kam es in der Stratosphäre zur Bildung von feinen Schwefelsäuretröpfchen, die das Sonnenlicht ins All zurück reflektierten.
Bei dem Ausbruch einer Riesencaldera ist damit zu rechnen, dass weit größere Mengen an Schwefelverbindungen, aber vielleicht auch giftige Gase wie Chlor und Fluor freigesetzt werden. Umso größer wird der Effekt einer Caldera Eruption sein.