Schwachstellen im Gestein lassen Magma-Gänge anschwellen

22. Februar 2014, 22:08
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Magmatische Gänge von Vulkanen und ihre Mächtigkeit werden von der Gesteinsfestigkeit gesteuert

Beim Verständnis für Vorgänge in Vulkanen und der Vorhersagegenauigkeit von Eruptionen spielen magmatische Gänge und ihre Entstehung eine entscheidende Rolle. Deutsche Forscher haben nun Magmagänge in erloschenen und erodierten Vulkanen untersucht und herausgefunden, dass die Dicken der magmatischen Gänge hauptsächlich von der Festigkeit des Wirtsgesteins gesteuert werden.

Die Studie beruht auf der statistischen Auswertung der Dicken von tausenden magmatischen Gängen, die auf Island, Teneriffa und La Palma gemessen wurden. "Magmatische Gänge sind seit jeher prädestinierte Untersuchungsobjekte von Vulkanologen, da sie Magmakammern speisen und die Größe von vulkanischen Eruptionen maßgeblich beeinflussen", berichtet Michael Krumbholz von der Georg-August-Universität Göttingen in der aktuellen Ausgabe von "Nature Communications".

Wenn Magmagänge wachsen, verursachen sie eine Hebung der Erdoberfläche, die an aktiven Vulkanen ständig überwacht wird, um das Risiko eines Ausbruchs abzuschätzen. "Neben der Tiefe ist die Dicke der Magmagänge der wichtigste Parameter, um diese Deformation richtig deuten zu können", so Dr. Krumbholz.

Brüche an der schwächsten Stelle

Die Untersuchung zeigt, dass die Dickenverteilung der Magmagänge hervorragend der Weibullverteilung folgt. Die Weibullverteilung ist in der Materialforschung bekannt und beschreibt mathematisch, wann man erwarten kann, dass ein Material bricht. Sie beruht auf dem Prinzip, dass ein Material immer zuerst an der schwächsten Stelle bricht, genau wie eine Kette immer am schwächsten Glied versagt. Die Verteilung berücksichtigt auch, dass zwei Proben des gleichen Materials aufgrund zufällig verteilter Schwachstellen niemals exakt gleich und damit auch niemals exakt gleich fest sind.

"Daraus folgt, dass die Dicke der Magmagänge hauptsächlich von der Festigkeit des Wirtsgesteins gesteuert wird. Dies unterstreicht außerdem, wie wichtig es ist, die Materialstärke als Teil einer Wahrscheinlichkeitsverteilung und nicht als Konstante zu behandeln", sagt Krumbholz. Die Autoren arbeiten nun daran, ihre Erkenntnisse in der Vulkanüberwachung anzuwenden. (red, derStandard.at, 22.02.2014)

  • Magma-Gänge ziehen sich durch die vulkanischen Schichten eines Vulkans auf La Palma. Die Dicken dieser magmatischen Gänge werden unabhängig vom geologischen Standort, ihres Typs oder ihrer Zusammensetzung hauptsächlich von der Festigkeit des Wirtsgesteins gesteuert, wie nun Geophysiker herausgefunden haben.
    foto: michael krumbholz

    Magma-Gänge ziehen sich durch die vulkanischen Schichten eines Vulkans auf La Palma. Die Dicken dieser magmatischen Gänge werden unabhängig vom geologischen Standort, ihres Typs oder ihrer Zusammensetzung hauptsächlich von der Festigkeit des Wirtsgesteins gesteuert, wie nun Geophysiker herausgefunden haben.

  • Die schematische Grafik zeigt eine Magmakammer mit darüber liegendem Wirtsgestein. Das Wirtsgestein enthält Schwachstellen, diese bestimmen die Festigkeit des Gesteins und die Dicke der Magmagänge.
    grafik: nature communications

    Die schematische Grafik zeigt eine Magmakammer mit darüber liegendem Wirtsgestein. Das Wirtsgestein enthält Schwachstellen, diese bestimmen die Festigkeit des Gesteins und die Dicke der Magmagänge.

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