Welche Faktoren kontrollierten die Explosivität und Schwefelfreisetzung der größten historischen explosiven Vulkanausbrüche der Erde?

• Antragsteller: Dr. Michael Cassidy, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322696627

Einige der explosivsten und schwefelreichsten Vulkaneruptionen des Holozäns wurden durch intermediäre alkalireiche Magmen (z.B. Trachyandesite) verursacht, und nicht von rhyolitischen Magmen, welche in der Regel aufgrund ihrer hohen Viskosität und Gasgehalts mit den größten Vulkanausbrüchen der Erdgeschichte assoziiert werden. Trachyandesitische Magmen sind typischerweise wesentlich schwefelreicher als rhyolitische Systeme und ihr potenzieller Impakt auf das globale Klima entsprechend größer. Eines der großen Rätsel ist einerseits die Frage, wie alkalireiche intermediäre Magmen derartig große Mengen an Schwefel akkumulieren können, und andererseits die Ursache der hohen Explosivität trotz niedriger Magmenviskosität. Dieser scheinbare Widerspruch muss sich letztlich erklären lassen durch: die Speicherbedingungen des Magmas und die Geschwindigkeit bzw. Art des Magmenaufstiegs im Schlot, sowie das Verhalten der volatilen Phasen im Magmenreservoir und während des Aufstiegs. Dies soll beispielhaft an der plinianische Eruption des Rinjani Vulkans, Indonesien im Jahr 1257 untersucht werden. Diese wurde erst kürzlich mit dem höchsten Schwefel-Peak in Eisbohrkernen innerhalb der letzten 2000 Jahre in Verbindung gebracht und somit mit der Periode relativ kühlen Klimas im 13. Jahrhundert. Mit Hilfe von Phasengleichgewichts- und Dekompressionsexperimenten an Eruptionsprodukten des Rinjani-Ausbruchs sollen die präeruptiven Speicher- und Aufstiegsbedingungen des Magmas, bestimmt werden sowie das Blasennukleations- und Entgasungsverhalten charakterisiert werden. In einer weiteren Reihe von Experimenten mit erhöhten Schwefelkonzentrationen soll das Verteilungsverhalten von Schwefel zwischen der Schmelze, der fluiden Phase und den Mineralphasen im Magmenreservoir und während des Aufstiegs im Schlot quantifiziert werden. Die geplanten Experimente werden neue und wichtige Erkenntnisse über das Verhalten von Schwefel in trachyandesitischen Magmen liefern und somit entscheidend zur Klärung der Frage, wie Eruptionen im Stil des Rinjani Vulkans zur Emission derartig hoher Schwefelmengen fähig sind, beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Katherine Dobson; Professorin Dr. Marie Edmonds; Dr. Christoph Helo; Dr. Sebastian Watt, Ph.D.