Unter der Toskana schlummert eine riesige Magma-Kammer

Von Markus Brauer

Was haben der Yellowstone in den USA, die Campi Flegrei bei Neapel und der Toba in Indonesien gemeinsam? Auf den ersten Blick sehen sie unscheinbar aus.

 Die Phlegräischen Felder etwa, ein Gebiet in der süditalienischen Region Kampanien nahe der Millionenmetropole Neapel mit hoher vulkanischer Aktivität, sind vergleichsweise flach und wirken kaum bedrohlich. Doch unter der Erdoberfläche am Golf von Neapel schlummert ein riesiger Vulkan – ein Supervulkan.

Die Giganten unter den Vulkanen

Supervulkane sind die Giganten unter den vulkanischen Phänomenen unseres Planeten. Ihre Magmakammern fassen tausende Kubikkilometer glutflüssigen Gesteins und können bei ihren Ausbrüchen ganze Kontinente mit Asche überdecken. Eine solche Supervulkan-Eruption hinterlässt keinen Feuerberg, sondern eine Caldera, eine bis zu hundert Kilometer große Kratersenke.

Weltweit gibt es zwischen 1500 bis 1900 aktive Vulkane. Pro Jahr werden etwa 50 tätig. Italien ist bekannt für seine Vulkane. Die bekanntesten – der Ätna auf Sizilien und der Vesuv unweit von Neapel – halten das Mittelmeerland ständig auf Trab. Doch Forscher sorgen sich mehr um die „brennenden Felder“ bei Neapel und das Magma in ihrer Tiefe. Denn die Erdkruste über dem Vulkanriesen wird immer schwächer.

Warum brechen Vulkane aus?

Supervulkane zeichnen sich durch eine besonders große Magmakammer aus. Anders als normale Vulkane, brechen sie nicht nur aus, sondern explodieren regelrecht. Statt eines Vulkankegels, also Berges, hinterlassen sie nach einem Ausbruch einen riesigen Krater. Dieser wird als Caldera bezeichnet, eine bis zu hundert Kilometer große Kratersenke.

Vulkane, die nach langer Ruhe wieder erwachen, müssen die in den Jahren der Ruhe gewachsene dicke Kruste zunächst aufbrechen, um das Magma ausstoßen zu können. Einem solchen Bruch gehen eben dieses wiederholte Heben und Senken sowie vulkanische Beben voraus.

Genau das passiert Forschern zufolge seit einigen Jahren unter den Phlegräischen Feldern. Ein solcher Bruch würde zur Eruption führen.

Ein Supervulkan ohne Caldera

Doch was ist, wenn ein Supervulkan noch nicht explodiert ist und eine Caldera fehlt? Eine solchen Fall haben jetzt Geologen in der Toskana entdeckt. Diese Region im Westen Mittelitaliens ist schon länger dafür bekannt, dass es dort Gasaustritte und heiße Flüssigkeiten im Untergrund gibt. Im toskanischen Larderello liegt das älteste Geothermie-Kraftwerk der Welt. Aber woher diese unterirdische Hitze kommt, war bislang unklar.

Geologen um Matteo Lupi von der Universität Genf haben die Gegend nun genauer untersucht. Ihre Studie ist im Fachjournal „Communications Earth & Environment“ veröffentlicht worden. m Jahr 2020 installierten sie 60 Breitband-Seismometer, die auch schwächere Erschütterungen durch Meereswellen, Wind oder menschliche Aktivitäten registrieren. Lupi und sein Team werteten die Laufzeiten dieses „seismischen Rauschens“ aus und kartierten die Erdkruste unter der Toskana.

Dabei fanden sie heraus, dass in acht bis 15 Kilometer Tiefe eine Zone existiert, welche die Wellen verlangsamt passieren. „Die Wellengeschwindigkeit war in rund zehn Kilometer Tiefe um rund 1,25 Kilometer pro Sekunde verringert. Das entspricht einer Verlangsamung um 40 Prozent“, berichten die Geologen. „Ein so geringes Tempo geht gängiger Annahme nach auf das Vorhandensein von Magma oder partiellen Schmelzen zurück.“

Unter der Toskana schlummert eine riesige Magmakammer

Die Forscher schließen aus den Daten, dass unter der Toskana eine riesige Magmakammer, ein unterirdisches Reservoir voll glutflüssigen Gesteins, ruht. „Unsere Resultate zeigen, dass das Kerngebiet unter Lardarello einen Anteil flüssiger Schmelze von mehr als 80 Prozent aufweist“, schreiben Lupi und seine Kollegen.

Insgesamt könnte die Magmakammer rund 6000 Kubikkilometer Magma enthalten. „Sie hat damit ein ähnliches Volumen wie einige der größten eruptiven Systeme weltweit“, erklären die Forscher. Dazu gehören die Yellowstone- und Long Valley-Supervulkane in den USA und der Taupo-Supervulkan in Indonesien. Andere geophysikalische Merkmale des toskanischen Magmareservoirs wie die seismische Aktivität und Gasaustritte ähneln denen in den Campi Flegrei.

Warum gab es keine Eruption?

Doch anders als etwa bei den Phlegräischen Feldern bei Neapel schlummert das Magmareservoir der Toskana. „Der Grund, warum diese enorme Menge an schmelzflüssigem Magma dort nie zu einem Ausbruch führte, ist rätselhaft und strittig“, betonen die Geologen. Ihre Vermutung: Die besondere geochemische Konsistenz des Magmas könnte dafür verantwortlich sein.

Demnach muss die Gesteinsschmelze sehr zähflüssig und eher kühl sein. „Solche Magmen können sich in der oberen Kruste ansammeln und eine visköse Barriere bilden, die den weiteren Aufstieg von Schmelzen verhindert“, schreiben die Wissenschaftler.

Dies würde erklären, warum es in der Toskana zwar Geothermie und heiße Flüssigkeiten im Untergrund gibt, aber weder eine Caldera noch Ablagerungen einer vergangenen Supervulkan-Eruption.

Kein Ausbruch in naher Zukunft

Das Fazit der Forscher dürfte die Bewohner Nord- und Mittelitaliens sehr beruhigen: Nach ihrer Expertise sorgt diese spezielle geologische Struktur dafür, dass auch in naher Zukunft kein Ausbruch dieses gigantischen Magmareservoirs zu befürchten ist.