Blick vom Kraterrand auf einen See

Diskusförmige Magmakammern liegen gestapelt
 in der Erdkruste

Bevor Magma bei vulkanischen Eruptionen als Lava zutage gefördert wird, lagert sich das geschmolzene Gestein im Lauf von Jahrmillionen in der Erdkruste an. Unterhalb einer Region in Indonesien, die als Folge eines enorm starken Vulkanausbruchs entstand, liegt das Magma in mehreren übereinander geschichteten, scheibenförmigen Kammern. Das zeigt eine im Fachmagazin „Science“ veröffentlichte Studie von Wissenschaftlern um Kairly Jaxybulatov von der Staatlichen Universität Nowosibirsk in Russland.

Die Region Toba-Caldera auf Sumatra in Indonesien entstand bei einer der größten Vulkaneruptionen in der jüngeren Erdgeschichte. Vor rund 74 000 Jahren drangen hier 2800 Kubikkilometer vulkanischen Materials an die Oberfläche – mit enormen Auswirkungen auf Klima und Umwelt. Zum Beispiel bildete sich dabei der achtzig Kilometer lange Tobasee. Forscher zufolge wurde der Ausbruch von einem unterirdischen Magmareservoir gespeist. Reste davon sollten immer noch vorhanden sein.

Mehrere horizontale Streifen in einem Diagramm
Horizontale Magmakammern

Um herauszufinden, wie sich solche Reservoirs bilden und verändern, installierten Geoforscher im Gebiet der Toba-Caldera ein Netzwerk von Seismometern. Solche Messinstrumente registrieren, wie sich die Erdoberfläche im Lauf der Zeit auf kleiner Längenskala bewegt. Jaxybulatov und seine Kollegen untersuchten das Rauschverhalten der seismischen Daten aus einer Langzeitmessung in der Region. „Wir konnten so die interne Struktur des Magmareservoirs unterhalb der Toba-Caldera untersuchen“, so Koautor Christoph Sens-Schönfelder vom Geoforschungszentrum in Potsdam. Die Forscher stellten fest, dass die Geschwindigkeit der seismischen Wellen anisotrop ist, also von der Richtung abhängt, in die die Welle läuft. Für diese Anisotropie sei die Struktur der Erdkruste verantwortlich: „Wir konnten feststellen, dass die mittlere Erdkruste unter dem Toba-Supervulkan einen horizontalschichtigen Aufbau hat“, so Sens-Schönfelder weiter. Unterhalb einer Tiefe von sieben Kilometern werde die seismische Anisotropie durch horizontale Magmenkörper verursacht, die übereinander gestapelt liegen.


Nicht nur in Indonesien, sondern auch in anderen Teilen der Welt gibt es solche Supervulkane, die zwar nur alle paar Hunderttausend Jahre ausbrechen, dafür aber gigantische Eruptionen mit sich bringen. Aufgrund der Größe ihrer Ausbrüche bilden diese Vulkane keine Berge, sondern zeigen sich durch den riesigen Einsturzkrater, der nach einer Eruption entsteht – der Caldera. Die vorgestellte Studie hilft, die Prozesse besser zu verstehen, die zu solchen extremen Eruptionen führen.