Seismische und Infraschall-Netzwerke zur Untersuchung des Vulkans Oldoinyo Lengai
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Vulkane stellen eine erhebliche Bedrohung für die Gesellschaft dar. Eine Untersuchung ihrer Dynamik sowie der Untergrundstruktur ist entscheidend, um ein tiefgreifendes Verständnis magmatischer Systeme aufzubauen, was möglicherweise zu besseren Vorhersagemöglichkeiten in der Zukunft führen kann. Der Vulkan Oldoinyo Lengai, der sich in der Nordtanzanischen Divergez (NTD) befindet, ist weltweit der einzige derzeit aktive Karbonatitvulkan und stellt ein wichtiges magmatisches System in einem jungen Riftsegment Ostafrikanischen Grabenbruchs dar. Dieser Vulkan zeigt typischerweise langanhaltende natrokarbonatische effusive Eruptionen, welche durch kurzzeitige explosive Eruptionen unterbrochen werden können. Diese Veränderungen könnten durch Spannungsinteraktionen zwischen verschiedenen Magmanetzwerken unterhalb des Oldoinyo Lengai und benachbarter Riftvulkane oder durch einen komplexen Differentiationsprozess verursacht werden, bei dem, angetrieben durch CO2, natrokarbonatisches Magma aus einer Magmakammer ausgelöst wird. Um die Rolle der Spannungsinteraktionen und des Magmafördersystems auf die Eruptionsdynamik besser zu verstehen, zielte dieses Forschungsprojekt darauf ab, die unterirdische magmatische Architektur des Vulkans, einer Zone anhaltender seismischer und intrusiver Aktivität unterhalb des erloschenen 1 Million Jahre alten Schildvulkans Gelai und des aktiven Naibor Soito Feldes zu ermitteln. Zu diesem Zweck haben wir ein dichtes seismisches Netzwerk, ein seismisches Array und Infraschallsensoren installiert, die eng um den aktiven Oldoinyo Lengai positioniert waren. Aufgrund der nahezu fehlenden anthropogenen Rauschkulisse konnte die Detektionsschwelle für vulkantektonische Ereignisse und vulkanischen Tremor durch dieses Netzwerk erheblich reduziert werden. Dies ermöglichte es uns, über 10.000 vulkantektonische Ereignisse zwischen März 2019 und Juni 2020 zu lokalisieren, die wir zusammen mit Herdflächenlösungen verwendet haben, um ein hochvernetztes magmatisches Fördersystem zu kartieren, das als Ausgleichszone zwischen einem alten und einem neuen Riftsegment fungiert. Unter Verwendung der lokalisierten Erdbeben haben wir weiterhin einen magmatischen Körper und eine flüssigkeitsgefüllte Störungszone mit Hilfe von gestreuten und absorbierten Wellen abgebildet. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Oldoinyo Lengai möglicherweise durch verschiedene Schmelzwege gespeist wird und dass die Produktion und der Transport von Karbonatiten durch die Störungszone erleichtert werden, während die anderen 95% der Eruptionsprodukte, die keine Karbonatite sind, sich im magmatischen Körper befinden können. Schließlich verwendeten wir ein Jahr vulkanischen, seismisch-akustischen Tremor, um zeitliche Veränderungen im magmatischen System zu beobachten, unterstützt durch satellitengestütze thermische Beobachtungen. Wir konnten die Entwicklung der Kratermorphologie verfolgen und unterschiedliche seismisch-akustische Episoden mit verschiedenen Eruptionsprozessen in Verbindung bringen. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass 12 Jahre nach der letzten explosiven Eruption, gefolgt von einer Phase der Ruhe, der Vulkan zu einer aktiveren Phase übergeht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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SEISVOL - Seismic and Infrasound Networks to Study theVolcano Oldoinyo Lengai. GFZ Data Services.
Reiss, M.C. & Rümpker, G.
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The Impact of Complex Volcanic Plumbing on the Nature of Seismicity in the Developing Magmatic Natron Rift, Tanzania. Frontiers in Earth Science, 8.
Reiss, Miriam Christina; Muirhead, James D.; Laizer, Amani S.; Link, Frederik; Kazimoto, Emmanuel O.; Ebinger, Cynthia J. & Rümpker, Georg
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The Interconnected Magmatic Plumbing System of the Natron Rift. Geophysical Research Letters, 49(15).
Reiss, M. C.; De Siena, L. & Muirhead, J. D.
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Overview of seismo-acoustic tremor at Oldoinyo Lengai, Tanzania: Shallow storage and eruptions of carbonatite melt. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 442, 107898.
Reiss, Miriam Christina; Massimetti, Francesco; Laizer, Amani S.; Campus, Adele; Rümpker, Georg & Kazimoto, Emmanuel O.
