Rhombos-Online-Nachrichten (RON)
07.01.2019
Kategorie: Geoforschung

Gefährdungslage des Laacher Sees sollte neu bewertet werden

Tiefe Erdbeben deuten darauf hin, dass unter dem Calderasee in der Vulkaneifel magmatische Fluide aufsteigen

Karlsruhe. In der Osteifel könnten sich unter dem Laacher-See-Vulkan neue Magmen ansammeln, die aus dem oberen Erdmantel in die mittlere und obere Erdkruste aufsteigen. Dies geht aus den Auswertungen des Erdbebendienstes Südwest mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT), dem Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) und dem Landeserdbebendienst Nordrhein-Westfalen hervor. Die Wissenschaftler präsentierten ihre Ergebnisse Anfang 2019 in der Fachzeitschrift Geophysical Journal International und liefern damit erstmals Hinweise auf tiefe und niedrigfrequente Erdbeben unter dem Laacher-See-Vulkan. Da die physikalischen Bedingungen tektonische Erdbeben in Tiefen von über 40 Kilometern verhindern müssten, könnten diese Erdbeben nach Ansicht der Forscher auf Magmabewegungen zurückzuführen sein. Auch wenn die Wissenschaftler keine Anzeichen sehen, dass in dieser Eifelregion eine ausgeprägte vulkanische Aktivität bevorsteht, müsste dennoch die vulkanische Gefährdungssituation in der Eifel neu bewertet werden.

„Die festgestellten Erdbeben werden in großen Tiefen erzeugt und zeichnen sich durch ungewöhnlich niedrige Schwingfrequenzen aus. Ihre Stärke liegt unterhalb der Grenze der menschlichen Wahrnehmung“, erklärt Professor Joachim Ritter vom Geophysikalischen Institut (GPI) des KIT. Die Wissenschaftler sprechen von „Deep-Low-Frequency“-Erdbeben (kurz DLF). Ihre dominanten Schwingfrequenzen liegen zwischen einem und zehn Hertz und damit deutlich niedriger im Vergleich zu tektonischen Erdbeben vergleichbarer Stärke. In ihrer Studie ermittelten die Forscher, dass diese Erdbeben in der Osteifel episodisch in zeitlich und räumlich eng begrenzten Gruppen auftreten und sich entlang einer Linie von 10 bis 45 Kilometern Tiefe aufreihen. Daraus schließen die Wissenschaftler, dass am Laacher See Fluide und Magmen, das heißt aufgeschmolzenes Gestein, aus dem oberen Erdmantel in die mittlere und obere Erdkruste aufsteigen könnten.

„Dank eines umfangreichen Ausbaus der seismologischen Messnetze in Rheinland-Pfalz und den angrenzenden Gebieten ließen sich 2013 erstmals tiefe und tieffrequente Erdbeben unter der Osteifel registrieren“, sagt Studienleiter Dr. Martin Hensch vom Verbund der Landeserdbebendienste. „Insgesamt wurden in den vergangenen fünf Jahren vier räumlich eng begrenzte Gruppen solcher DLF-Erdbeben in der Osteifel nachgewiesen.“ Die Bebengruppen sind vom Laacher See aus steil nach unten in Richtung Südosten abfallend angeordnet. Neben der räumlichen Trennung ist auch das zeitliche Auftreten der DLF-Erdbeben scharf begrenzt: Bis jetzt haben die Experten acht Episoden von DLF-Erdbeben zwischen 40 Sekunden und acht Minuten Dauer beobachtet.

Erdbebentätigkeit am Laacher See: Die tiefen und niedrigfrequenten (DLF) Erdbeben sind als Sterne in verschiedenen Farben für unterschiedliche Tiefen dargestellt. (Abbildung: Hensch et al.)

„DLF-Erdbeben gelten weltweit als Hinweis auf die Bewegung magmatischer Fluide in großer Tiefe“, erläutert Professor Torsten Dahm, Sektionsleiter Erdbeben- und Vulkanphysik am GFZ. „Unter aktiven Vulkanen, beispielsweise auf Island, in Japan oder Kamtschatka, lassen sich solche Erdbeben regelmäßig beobachten.“
Die Ergebnisse der Studie in der Osteifel legen deshalb nahe, dass unter dem Laacher-See-Vulkan magmatische Fluide aus dem oberen Erdmantel in die Erdkruste aufsteigen könnten. Gleichzeitig könnte dies bedeuten, dass Magmenkammern in der Erdkruste unterhalb des Laacher Sees existieren und sich langsam füllen.

Allerdings werten die Forscher die beobachteten DLF-Erdbeben nicht als Anzeichen dafür, dass eine vulkanische Aktivität unmittelbar aktuell bevorsteht. „Der Aufstieg von Magma in die flache Erdkruste geht in aller Regel mit hochfrequenten Erdbebenschwärmen einher. Eine solche Aktivität war in der Osteifel bis jetzt nicht zu beobachten“, berichtet Joachim Ritter. „Außerdem fehlen Hinweise auf Hebungen der Erdoberfläche, die bei massiven Magmenaufstiegen deutlich feststellbar sein müssten“, ergänzt Torsten Dahm. Wie die Datierungen der Magmen zeigen, die beim letzten Ausbruch vor 12 900 Jahren gefördert worden sind, könnten die Befüllung und die Differenziation der oberen Magmenkammer unter dem Laacher See etwa 30 000 Jahre gedauert haben, bevor es zum eigentlichen Ausbruch kam. Das bedeutet, dass die magmatischen Prozesse sich über extrem lange Zeiträume hinziehen, bevor es zu einer Eruption kommt. Da die technischen Voraussetzungen zur Detektion und Lokalisierung von DLF-Erdbeben in der Osteifel erst seit einigen Jahren eine ausreichende Qualität erreicht haben, lässt sich rückwirkend nicht feststellen, seit wann DLF-Erdbeben beim Laacher See auftreten. Anzunehmen ist, dass dies bereits vor 2013 der Fall war. Nach dem erstmals tiefe Erdbeben im Jahr 2013 beobachtet wurden, installierten KIT, GFZ und Erdbebendienst Südwest zusätzlich ein seismologisches Forschungsmessnetzwerk. Die gemeinsame Nutzung der seismischen Registrierungen erlaubt nun, die Mikroseismizität detailliert wissenschaftlich zu analysieren.

Um die Zusammenhänge zwischen den DLF-Erdbeben und möglicher magmatischer Aktivität unter der Osteifel besser untersuchen zu können, empfehlen die Forscher, die geochemische Überwachung zur Analyse austretender Gase zu intensivieren sowie wiederholte geodätische Messungen durchzuführen, um mögliche Deformationen der Erdoberfläche festzustellen. Ebenso sollten gezielte geophysikalische Untersuchungen vorgenommen werden, mit dem Ziel, mögliche Magmareservoire unter der Laacher-See-Region abzubilden und zu charakterisieren. Weiterhin raten die Wissenschaftler, die vulkanische Gefährdungslage der Eifel neu zu bewerten.

Originalpublikation:
Martin Hensch, Torsten Dahm, Joachim Ritter, Sebastian Heimann, Bernd Schmidt, Stefan Stange and Klaus Lehmann: Deep low-frequency earthquakes reveal ongoing magmatic recharge beneath Laacher See Volcano (Eifel, Germany). Geophysical Journal International, 2019. DOI: 10.1093/gji/ggy532, Url: https://academic.oup.com/gji/advance-article/doi/10.1093/gji/ggy532/5257845

Kontakt:

apl. Prof. Dr. Joachim Ritter
Geophysikalisches Institut (GPI)
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Hertzstraße 16
76187 Karlsruhe
eMail: joachim ritter∂kit edu
URL: https://www.gpi.kit.edu/Personen_215.php

Prof. Dr. Torsten Dahm
Erdbeben- und Vulkanphysik
Helmholtzstraße 6/7
14467 Potsdam
eMail: torsten.dahm@gfz-potsdam.de
URL: https://www.gfz-potsdam.de/staff/torsten-dahm/
Hintergrundinformation
http://www.lgb-rlp.de/aktuelles/detail/news/detail/News/ungewoehnlich-tiefe-erdbeben-geben-hinweise-auf-bewegungen-magmatischer-fluide-unter-dem-laacher-see.html