Forscher der JGU weisen besonders niedrige Viskosität der Lava der jüngsten Vulkaneruption auf La Palma nach
22.06.2022
Der Ausbruch des Cumbre Vieja im vergangenen Jahr gilt als der längste und hinsichtlich der Schäden als der folgenreichste Vulkanausbruch in der jüngeren Geschichte der Kanareninsel La Palma: Mehr als 1.600 Gebäude, davon rund 1.300 Wohnhäuser, wurden zerstört oder beschädigt. Die Bilder, wie sich die Lavaströme durch Siedlungen und ins Meer wälzen, gingen um die Welt. Forscher der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben nun nachgewiesen, dass die Zerstörungen auch deshalb so verheerend waren, weil die bei der Eruption ausgetretene Lava außergewöhnlich dünnflüssig war und sehr schnell floss. "Die Viskosität der Lava war eine der niedrigsten, die jemals bei einer basaltischen Eruption beobachtet wurde", sagt Yves Feisel, Doktorand in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Jonathan Castro am Institut für Geowissenschaften der JGU. Gemeinsam mit Castro hat er umfassende Untersuchungen zur Viskosität, also Zähflüssigkeit, der Lava des Cumbre Vieja angestellt und die Ergebnisse jetzt im Fachmagazin Nature Communications veröffentlicht.
"Schon auf den im Fernsehen und im Internet veröffentlichten Aufnahmen der Lavaströme konnte man die hohe Geschwindigkeit der Lava und Anzeichen für ihre geringe Viskosität erkennen", sagt Feisel. Nach Berechnungen der Forscher auf Basis dieser Aufnahmen hatte die Lava teilweise eine Austrittsgeschwindigkeit von mehr als zehn Metern pro Sekunde. Außerdem seien Phänomene in den Lavaströmen zu beobachten gewesen, die sonst eher von turbulent strömenden Fluiden, wie beispielsweise in Gewässern, bekannt seien, etwa sogenannte stehende Wellen oder hydraulische Sprünge. Um die Viskosität der Lava genauer ermitteln zu können, sammelten die Forscher Ascheproben auf La Palma. Danach ermittelten sie an der JGU durch chemische Analysen der Proben die Eruptionstemperatur, die demnach etwa 1.150 bis 1.200 Grad Celsius betragen hatte. Außerdem schmolzen sie einige der Proben ein und maßen mithilfe eines sogenannten Rheometers die Viskosität der Schmelze bei diesen Temperaturen. "Kurz nach der Eruption hatte die Lava eine Viskosität von zirka 10 bis 160 Pascalsekunden", sagt Feisel. "Das war etwa zehnmal niedriger als zum Beispiel die Viskosität, welche die Lava beim Ausbruch des Kilauea auf Hawaii im Jahr 2018 hatte." Der Grund für die Dünnflüssigkeit der Lava des Cumbre Vieja liege vor allem in ihrem speziellen Chemismus, besonders an ihrem relativ geringen Gehalt an Siliziumdioxid und der Art, wie diese Schmelze kristallisiere: "Durch die Abkühlung nach dem Ausbruch und die damit einhergehende Kristallisation reichert sich in dieser Lava nur sehr wenig Silizium an, wodurch die niedrige Viskosität über einen längeren Zeitraum erhalten bleiben kann."
Die Ergebnisse der Mainzer Forscher lassen sich möglicherweise dazu nutzen, um künftig Schäden durch Vulkanausbrüche verringern zu können. "Grundsätzlich ist es zwar sehr schwierig, Vorhersagen darüber zu treffen, wann und wie Vulkane ausbrechen", sagt Feisel. Dennoch könne das Wissen über die Viskosität der Lava eine Hilfe darstellen. Typisch für solch dünnflüssige Lava wie die des Cumbre Vieja sei es zum Beispiel, dass sie an vielen verschiedenen, auch wechselnden Stellen austreten könne. Eventuell lasse sich das Wissen über die geringe Viskosität und die hohe Fließgeschwindigkeit auch für Geländemodelle nutzen, mit denen der Verlauf künftiger Lavaströme prognostiziert werden könne.