Göttinger Geologe Gerhard Wörner über prägende Vulkanausbrüche
4,5 Milliarden Jahre – das ist die Spanne der Erdzeitgeschichte. Immer wieder hat es dabei gewaltige Umbrüche gegeben, die in diesem Jahr Thema der Ringvorlesung der Universität Göttingen sein werden. Zum Auftakt sprach der Geologe und Vulkanforscher Prof. Gerhard Wörner darüber „Wie die inneren Kräfte der Erde den Lauf der Evolution und unserer Geschichte prägen“.
Göttingen. Wörner macht den Einfluss zum einen an Umbrüchen in der Erdentwicklung und zum anderen an großen Eruptionen und Vulkanausbrüchen fest.
Ein fundamentaler Umbruch sei die Veränderung der Zusammensetzung der Atmosphäre von einem hohen Gehalt an Methan und Kohlendioxid hin zu einem höheren Sauerstoffgehalt gewesen. Etwa vor 2,4 Milliarden Jahren habe es das sogenannte Great Oxidation Event gegeben.
Cyanobakterien produzierten vermehrt Sauerstoff, der zunächst beispielsweise als Eisenoxid gebunden wurde. Aus dieser Zeit stammen die größten Eisenvorkommen auf der Erde. Später aber gelangte der Sauerstoff verstärkt frei in die Atmosphäre.
Kambrische Explosion
Dies war für die damaligen anaeroben Lebewesen tödlich. Neue Lebewesen entstanden, die mit den veränderten Bedingungen zurecht kamen. Etwa vor etwa 540 Millionen Jahren folgte dann die sogenannte Kambrische Explosion, die Entwicklung einer enormen Artenvielfalt.
Basaltfluten aus dem Innern der Erde ergossen sich in Sibirien vor 250 Millionen Jahren auf ein riesiges Gebiet. Feinste Schwefelsäure-Partikel schwebten in der Luft, Chlor verhinderte den Kohlendioxid-Abbau. Folgen waren eine Erderwärmung, der Rückgang der Meeresströmung, Mutationen. Die Basaltflut habe das größte bekannte Artensterben ausgelöst.
Ein weiteres Großereignis war vor 73 000 Jahren der Ausbruch des Vulkans Toba auf Sumatra. Eine riesige Menge Gas und Asche wurde in die Luft geblasen. „Der Krater war so groß wie die Strecke zwischen Göttingen und Hannover“, erklärte Wörner.
„Kleine Nüsse“
Die Temperaturen seien weltweit gesunken und auch nach einem Jahrzehnt habe die Temperatur noch um durchschnittlich zehn Grad niedriger gelegen. Das sei schon ein „Riesen-Big-Bang gewesen“, sagte Wörner. Die von uns vielbeachteten Ausbrüche des Pinatubo, des Mount St. Helens oder des Eyjafjallajökull seien dagegen nur „kleine Nüsse.“
Ein Erdbeben, das die Welt in besonderer Weise bewegt habe, sei das von Lissabon 1755. 8,5 bis 9 auf der Richterskala, die Auswirkungen waren noch in Hamburg zu spüren, es löste einen gewaltigen Tsunami aus. Bilder von der Zerstörung der Stadt gingen um die Welt, damals gab es die ersten Zeitungen.
Der GT-Artikel verbindet dann fälschlicherweise das Lissabon-Erdbeben mit den Auswirkungen der Laki-Eruption in Island 1783/1784 und fährt fort:
Einer der kältesten Winter, die in Europa je gemessen wurden, Missernten, eine hohe Sterblichkeit waren die Folge des „fürchterlichen Schwefelnebels.“
Lissabon war ein Zentrum des Katholizismus, das Erdbeben fand zur Zeit der Allerheiligen-Messe statt. Kirche und viele Gläubige sahen in dem Beben eine Strafe Gottes. Erstmals allerdings gab es in den Zeiten der Aufklärung auch Forscher, die das Ganze als Naturphänomen beurteilten und untersuchten. „Unsere Chance in den nächsten 50 Jahren an so einem Big-Bang teilzunehmen, beträgt Eins zu Tausend – das ist statistisch wahrscheinlicher als ein Lottogewinn“, so Wörner zum Abschluss.
Hans-Stille-Medaille des Jahres 2014
Die Hans-Stille-Medaille des Jahres 2014 wurde Prof. Dr. Gerhard Wörner anlässlich der 166. Jahreshauptversammlung der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften (DGG) für seine breit gefächerten und vielseitigen geowissenschaftlichen Arbeiten zur Vulkanologie, Mineralogie, Geochemie, Petrogenese und Plattentektonik verliehen. Seine Ergebnisse umfassen den Magmatismus in kontinentalen Riftzonen und an konvergenten Plattengrenzen, tektonische und magmatische Prozesse in Orogenen, die Bildungsprozesse von Flutbasalten und die Bedeutung von Mantexenolithen.
Gewürdigt wird seine Fähigkeit zu internationaler und interdisziplinärer Kooperation. Seine weit gespannte Arbeitsweise von körperlich herausfordernder Feldarbeit bis hin zu hoch spezialisierter Mikro-Analytik und die Darstellung seiner Forschungsergebnisse in höchst anspruchsvollen Fachzeitschriften einerseits und in Form von faszinierenden allgemein verständlichen Artikeln und Vorträgen andererseits.
Die DGG ehrt mit der Hans-Stille-Medaille 2014 einen ausgesprochene diskussionsbereiten Fachkollegen, einen begeisterten Wissenschaftler und einen begeisternden Hochschullehrer.
Leben auf dem Vulkan
Von Dagmar Röhrlich / Quelle: (Deutschlandfunk)
Die Phlegräischen Felder sind ein vulkanisch aktives Gebiet nahe dem Vesuv. Mit ihrer Entstehung und Entwicklung beschäftigt sich in Bonn ein Kolloquium des Internationalen Kontinentalen Tiefbohrprogramms, das auch vor Ort Untersuchungen anstellt. Doch die Bohrungen bereiten Probleme.
Über 150 Quadratkilometer hinweg erstrecken sich die Phlegräischen Felder – vom Stadtrand Neapels bis hin zur Insel Ischia. Phlegräisch bedeutet "brennend", und der Name passt: Vielerorts steigen Dampfsäulen aus Felsspalten auf, in Tümpeln blubbert es, und es stinkt nach fauligen Eiern. Die dampfende Oberfläche ist nichts anderes als eine Caldera, ein Krater, der entstand, als bei einer höchst explosiven Eruption eine riesige Magmakammer einbrach.
Menschen leben auf janusköpfigem Vulkan
Dabei ist das Gebiet keineswegs unbewohnt. Und die Menschen dort, sie leben im wahrsten Sinne des Wortes auf einem Vulkan – einem janusköpfigen Vulkan, sozusagen mit zwei Gesichtern, wie Gerhard Wörner, Geochemiker an der Universität Göttingen, sagt: "Dieser Vulkanismus zeigt sich darin, dass in relativ kurzen Abständen, da reden wir von Tausenden von Jahren, viele kleine Eruptionen stattfinden. Und zweimal hat es in der Vergangenheit der Phlegräischen Felder riesige, große Eruptionen gegeben, die deutlich größer sind als alles, was der Vesuv je produziert hat."
Die eine ereignete sich vor 39.000 Jahren, die andere vor 13.000 Jahren, erklärt Gerhard Wörner von der Universität Göttingen. Seitdem ist es vergleichsweise ruhig. Der letzte größere Ausbruch fand 1538 statt: Innerhalb von acht Tagen entstand damals ein neuer Berg, der Monte Nuovo. Wörner: "Wir wollen rauskriegen, wie und warum ein Vulkan mal dies macht und mal das macht. Was ist der Übergang von vielen kleinen Eruptionen zu einer großen Eruption? Also, was passiert da in der Magmakammer, bevor es eben so richtig kracht?"
Tiefbohrung bislang gescheitert
Solchen Fragen sollte eigentlich im Rahmen des Internationalen Kontinentalen Tiefbohrprogramms ICDP mit einer Tiefbohrung in die Phlegräischen Felder nachgegangen werden. Bis in zweieinhalb oder drei Kilometer Tiefe sollte sie reichen. Doch bislang wurde nichts daraus: "Wir haben da so ein bisschen Probleme mit der Bohrung. Die Bohrung sollte ja schon vor langer Zeit abgeteuft werden, aber es hat da wohl innerhalb von Neapel in der Administration Probleme gegeben, und deswegen ist das einfach nicht vorangekommen."
Während ihre Forscherkollegen auf grünes Licht warten müssen, arbeiten die Geochemiker derweil mit anderen Gesteinsproben. Das geht, weil über das gesamte Gebiet hinweg das Material eines jeden einzelnen Ausbruchs beprobt worden ist. Wörners Team rekonstruiert nun die Geschichte des Vulkans anhand von Mineraleinschlüssen und Wachstumszonen in Einzelkristallen: "Bisher deutet nichts darauf hin, dass die Campi Flegrei mit einem großen Schlag begonnen haben, sondern es sind wohl Größenordnungen von 20.000 Jahren erst vergangen, in denen sich der Vulkan so langsam aufgebaut hat."
Felder etwa 60.000 Jahre alt
Im Lauf von 60.000 Jahren, die das System der Phlegräischen Felder nun existiert, bildeten sich viele kleine Kammern tief im Gestein, die immer wieder einmal mit einem Puls Magma fördern. Vor den großen Eruptionen ändert sich das Geschehen, wie Wörner erklärt: "Offenbar kommt von unten ein neuer Nachschub, der aktiviert diese vielen kleinen getrennten Kammern, und die vereinigen sich dann zu einer großen Magmakammer, die dann eruptiert."
Wie schnell oder langsam das passiert, das soll die Analyse der Kristalleinschlüsse zeigen: "Immer, wenn diese großen Eruptionen passiert sind, zweimal bisher, dann ist ein neues Magma mit dabei, was wir zuvor noch nicht gesehen haben in den Produkten, die davor eruptiert worden sind." Überhaupt unterscheidet sich jeder Ausbruch – ob groß oder klein – geochemisch ein wenig vom vorherigen: "Wir sehen, dass die Magmakammer sich zunächst mit verschiedenen Magmatypen erst aufbaut. Wir sehen, sozusagen wie bei einem Wein, so Jahrgänge, bestimmte geochemische Geschmäcker."
Eine der Ursachen für diese geochemischen Geschmäcker ist die lokal sehr komplexe Zusammensetzung des Erdmantels. Sie sorgt für Unterschiede im Ausgangsmaterial, und die wiederum pausen sich auch auf die Ausbrüche durch. Ist beispielsweise im Magma der Wassergehalt höher, läuft der Ausbruch explosiver ab.
Kooperation mit dem Humboldt-Gymnasium Berlin-Tegel
Außerschulische Kooperationen
Inzwischen ist die Kooperation des Humboldt-Gymnasiums mit dem Geochemischen Institutes der Universität Göttingen ein wichtiger Bestandteil für unterrichtliche Inhalte des Faches Geographie geworden: nicht nur, dass Herr Prof. Dr. G. Wörner, Vulkanologe und Geochemiker aus Göttingen, Vorträge im Rahmen der „Vortragsreihe Geographie“ an unserer Schule hält (s. Humboldt Zeitung aktuell), dieses Schuljahr ergab sich eine ganz besondere Gelegenheit für SchülerInnen der 7g und 7h des Enrichmentkurses „Vulkanismus in Modellen und Experimenten“:
Sie konnten, organisiert von Frau Landauer, der Kursleiterin, an einem Vulkanismus-Workshop direkt am Geochemischen Institut der Uni Göttingen teilnehmen und fuhren dafür vom 11.12. bis 12.12.14 in die Universitätsstadt ...
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