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Beinahe heimlich, still und leise: vor den Komoren hat sich 2018 ein gigantischer Unterwasser-Vulkan gebildet

Die Aktivitäten von Unterwasser-Vulkanen zeigen sich oft nicht an der Oberfläche der Ozeane. Hier ein Foto etwa 4 Monate nach einem Ausbruch eines Vulkans vor der spanischen Insel El Hierro im Jahr 2011. Vom Satelliten aus ist die Verfärbung des Wassers deutlich zu sehen. Foto: NASA / <a href="https://commons.wikimedia.org/"target="_blank">Wikimedia Commons</a>

Forscher konnten die Entleerung einer Magmakammer mit mehr als 3,4 Kubikkilometern Masse in etwa 30 km Tiefe analysieren

Seit Mai 2018 war vor der Insel Mayotte im Komoren-Archipel zwischen Afrika und Madagaskar eine ungewöhnliche Folge von Erdbeben registriert worden. Die seismische Aktivität begann mit einem Schwarm tausender scheinbar tektonischer Erdbeben, der mit einem Beben der Magnitude 5.9 im Mai 2018 seinen Höhepunkt erreichte. Insbesondere seit Juni 2018 war allerdings eine ganz neue Form von Erdbebensignalen aufgetreten, die so stark waren, dass sie in bis zu tausend Kilometern Entfernung aufgezeichnet werden konnten.

Diese 20 bis 30 Minuten langen Signale zeichnen sich durch besonders harmonische, tiefe Frequenzen aus, nahezu monochromatisch, ähnlich wie bei einer großen Glocke oder einem Kontrabass, und werden Very Long Period (VLP) Signale bezeichnet. Obgleich das Zentrum der seismischen Aktivität fast 35 Kilometer vor der Küste im Osten der Insel lag, hatte zeitgleich mit dem Einsatz der massiven Schwärme von VLP-Ereignissen eine kontinuierliche Absenkung und Ostverschiebung des Erdbodens auf Mayotte begonnen, die sich bis heute auf fast 20 cm aufsummiert hat.

Obwohl sich im Epizentrum der seismischen Aktivität keine Hinweise auf früheren Vulkanismus ergaben, hatte eine Gruppe von internationalen Wissenschaftlern mit Beteiligung des GFZ Potsdam von Anfang an magmatische Prozesse vermutet, da Bebenschwärme in der oberen Erdkruste oft als Reaktion auf den Aufstieg von Magma entstehen und VLPs in früheren Jahren im Zusammenhang mit dem Kollaps von großen Caldera-Vulkanen einhergingen. Der spezielle Frequenzgehalt der VLP Signale entsteht dabei durch die Resonanzschwingung der vergrabenen Magmakammer. Je tiefer die Schwingungen sind, desto größer ist das Magmareservoir. Allerdings lagen die Bebenschwärme unter dem Ozeanboden viel tiefer als bei anderen Vulkanen und die Resonanztöne der VLPs waren ungewöhnlich tief und stark.

Schaubild des tiefen Magmareservoirs und des Magmaaufstiegs zur Bildung des neuen Unterwasservulkans vor den Komoren. Grafik: Cesca et al. 2020, Nature Geoscience

Das Forscherteam identifizierte verschiedene Aktivitätsphasen innerhalb der Sequenz von Ereignissen seit Mai 2018 bis heute. Die anfängliche Schwarmbebenphase signalisierte eine schnelle, nach oben gerichtete Bewegung von Magma aus einem tiefen Reservoir im Erdmantel mehr als 30 Kilometer unter der Erdoberfläche. Sobald sich ein offener Kanal aus der Tiefe bis zum Meeresboden gebildet hatte, begann das Magma, ungehindert auszufließen und einen neuen Unterwasservulkan zu bilden.

Eine französische ozeanographische Kampagne bestätigte kürzlich die Geburt dieses submarinen Vulkans, dessen Standort mit dem rekonstruierten Magmaaufstieg übereinstimmt.

In dieser Phase nahm die scheinbar tektonische Erdbebenaktivität wieder ab, während jedoch die Absenkung des Erdbodens auf der Insel Mayotte einsetzte. Ebenso setzten die monofrequenten und langanhaltenden VLP Signale ein.

Es handelt sich um das bis heute tiefste (rund dreißig Kilometer) und größte Magmareservoir im oberen Erdmantel (mehr als 3,4 Kubikkilometer).

„Da der Meeresboden etwa 3000 Meter unter der Wasseroberfläche liegt, hat von dem enormen Ausbruch fast niemand etwas mitbekommen. Allerdings gibt es bis heute mögliche Gefahren für die Insel Mayotte, da die Erdkruste über dem tief liegenden Reservoir weiter einbrechen und dabei stärkere Erdbeben auslösen könnte“ sagt Torsten Dahm, Leiter der Sektion Erdbeben und Vulkanphysik am GFZ.

Originalstudie: Cesca, S., Letort, J., Razafindrakoto, H.N.T., Heimann, S., Rivalta, E., Isken, M.P., Nikkhoo, M., Passarelli, L., Petersen, G.M., Cotton, F., Dahm, T., 2020. Drainage of a deep magma reservoir near Mayotte inferred from seismicity and deformation. Nature Geoscience. https://doi.org/10.1038/s41561-019-0505-5

Quelle: Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ.

(11.02.2020)