Von der explosiven Gefahr, die vom Vesuv ausgeht, berichten nicht nur antike Aufzeichnungen: Auch die 79 nach Christus von Ascheströmen und Lava verschütteten Städte Pompeji und Herculaneum zeugen davon, wie heftig dieser Feuerberg ausbrechen kann. Weil der römische Schriftsteller Plinius der Jüngere damals die dramatischen Ereignisse beschrieb, werden Vulkanausbrüche dieses explosiven Typs bis heute als plinianische Eruptionen bezeichnet. Heute ruht der Feuerberg, in dessen mittelbarer Umgebung rund drei Millionen Menschen leben. Doch für ihre Sicherheit ist es immens wichtig zu wissen, was unter dem Vulkan vor sich geht und wie hoch die Gefahr für ein erneutes Erwachen ist. Das aber ist im Falle des Vesuv nicht einfach festzustellen, weil er von einem komplexen System aus mehreren Magmakammern gespeist wird. “Die Prozesse in diesen Magmakammern und die zeitlichen Abläufe in ihnen sind bisher kaum eingegrenzt”, erklären Jörn-Frederik Wotzlaw von der ETH Zürich und seine Kollegen.
Granatkristalle als Zeitzeugen
Um mehr über das Innenleben des Vesuv herauszufinden, haben sie die Vorgänge bei den vier größten plinianischen Ausbrüchen des Vulkans in den letzten 10.000 Jahren näher untersucht. Zu diesen gehört die Marcato-Eruption vor rund 8890 Jahren, die Avellino-Eruption vor 3950 Jahren, der Ausbruch von Pompeji um 79 n.Chr. und die Pollena-Eruption im Jahr 472. All diese Ausbrüche haben Lava- und Bimsgestein hinterlassen, in dem sich winzige Granatkristalle befinden. Sie entstanden, als das Magma vor der Eruption in der oberen Magmakammer des Vulkans lagerte und dabei abkühlte. Dabei kommt es zu einer magmatischen Differenzierung, durch das chemisch verändertes, sogenannte phonolithisches Magma entsteht. Das Alter der Granatkristalle in der alten Vulkanlava gibt Aufschluss darüber, wann dieser Differenzierungsprozess stattfand und damit auch, wie lange das Magma in dem oberen, die Eruptionen speisenden Reservoir verweilte, bevor es zum Ausbruch kam.
Für ihre Studie sammelten die Forscher Gesteinsproben mit Granatkristallen aller vier großen Vesuv-Eruptionen und analysierten sie mithilfe der Uran-Thorium-Datierung im Labor. Aus dem Verhältnis der beiden radioaktiven Isotope lässt sich ableiten, wann die Minerale auskristallisiert sind. Die Analysen ergaben: Vor den beiden ältesten Ausbrüchen blieb das Magma jeweils rund 5000 Jahren in der oberen Magmakammer, bevor es zur Eruption kam. “Wir halten es für wahrscheinlich, dass ein großer Körper aus phonolitischer Magma in der oberen Kruste das Aufsteigen von ursprünglicherer, heißerer Schmelze aus tiefer gelegenen Reservoiren blockiert hat”, erklärt Seniorautor Olivier Bachmann von der ETH Zürich. Erst als das aus der Tiefe stammende, sogenannte mafische Magma in die obere Kammer einströmte, löste dies den explosiven Ausbruch aus.
