Geologie

Warum Vulkane Wasser zum Feuerspucken brauchen

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Kieler Wissenschaftler haben erstmals nachvollziehen können, wie Wasser ins Innere der Erde dringt und unter Hochdruck wieder herausgepresst wird.

Viele Vulkane können ohne Wasser nicht Feuer spucken. Einem Team von Kieler Meeresforscherinnen ist es gelungen, den Wasserzufluss der Vulkane vor der Küste Costa Ricas zu verfolgen. Dabei dringt Wasser des Pazifik bis zu 120 Kilometer tief in die Erde, um dann von den Vulkanen wieder ausgespuckt zu werden. Die Studie ist jetzt in der Online-Ausgabe von „Nature Geoscience“ erschienen, teilte das Kieler Leibniz-Institut für Meereswissenschaften IFM-Geomar am Montag mit.

Wenn ozeanische Erdplatten an Kontinentalrändern ins Erdinnere abtauchen (“Subduktion“), nehmen sie in den Meeresbodenspalten große Mengen Wasser mit in die Tiefe. Dieses Wasser spielt nach Erkenntnissen der Kieler Meeresforschung eine zentrale Rolle für die Aktivitäten der Vulkane, denn es setzt im oberen Erdmantel die Schmelztemperatur des Gesteins herab. So kann es sich leichter verflüssigen und als Magma zur Erdoberfläche steigen. Vor der Pazifik-Küste von Mittel- und Südamerika wird eine ozeanische Erdplatte unter eine kontinentale gepresst.

Weg des Wassers in 120 Kilometer Tiefe verfolgt

Eine Arbeitsgruppe des Kieler Sonderforschungsbereichs „Fluide und Volatile an Subduktionszonen“ hat jetzt erstmals den Weg dieses Wassers in bis zu 120 Kilometer Tiefe verfolgen können. Die Forscherinnen liefern damit nach Angaben des IFM-Geomar ein wichtiges Puzzlestück, um die aktiven Vulkane rund um den Pazifik besser zu verstehen. Der Druck und die hohen Temperaturen im Erdinneren pressen das Wasser teilweise wieder aus der abtauchenden Platte heraus, und das Wasser steigt in Richtung Erdoberfläche.

Erstmals sei es gelungen, den genauen Weg aufzuzeigen, den das Wasser in die Tiefe und wieder zur Oberfläche nimmt, sagte die Geophysikerin Tamara Worzewski. Gemeinsam mit ihren Kieler Kolleginnen Marion Jegen und Heidrun Kopp sowie mit Wissenschaftlern aus Berlin und Costa Rica konnten sie den Weg des Wassers anhand von elektromagnetischen Messergebnissen darstellen.

Dafür haben die Forscherinnen Änderungen im elektromagnetischen Feld der Erde gemessen, die Aussagen über die Verteilung der Leitfähigkeit im Untergrund zulassen (“Magnetotellurik“). „Wasserhaltiges Gestein besitzt eine hohe Leitfähigkeit und ist deshalb mit dieser Messmethode gut aufzuspüren“, erklärte Worzewski. An Land habe sich diese Methode bereits bewährt. Am Meeresboden sei ihr Einsatz jedoch neu, weil Messungen in großen Tiefen schwierig sind.

Im Sonderforschungsbereich „Fluide und Volatile in Subduktionszonen“ arbeiten Geologen, Vulkanologen, Geophysiker, Geochemiker, Meteorologen und Biologen der Uni Kiel und des IFM-Geomar an einem besseren Verständnis der Vulkanentstehung. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft finanziert den Sonderforschungsbereich mit insgesamt sechs Millionen Euro bis 2012.

( epd/mst )