Entgasung des Laacher See Phonoliths – eine experimentelle Studie

• Antragsteller: Professor Dr. Marcus Nowak
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456692830

Die H2O-Entgasung SiO2-reicher rhyolithischer Magmen treibt explosive Vulkanausbrüche an. Neben hochviskosen Magmen neigt auch niedrigviskoses phonolithisches Magma zu explosivem Vulkanismus, obwohl die Fluiddynamik deutlich anders sein dürfte. Die explosive Eruption der phonolithischen Laacher See Magmakammer 12900 Jahre BP in der Eifel, die ca. 6,3 km3 Magma förderte, verwüstete mehr als 1000 km2 Landschaft durch Ascheströme. Eine Reaktivierung des explosiven Eifel-Vulkanismus könnte Tausende von Menschen und wertvolle Infrastruktur im Herzen Europas bedrohen. Daher ist es notwendig, die Entgasung des H2O-haltigen Laacher See Phonoliths experimentell zu untersuchen. Die Phasentrennung eines Fluids aus einer H2O-haltigen Schmelze durch Blasenbildung ist ein grundlegender Mechanismus, der explosive Vulkanausbrüche antreibt.Dekompressionsexperimente zeigen, dass ein Übersättigungsdruck von ca. 100 MPa erforderlich ist, um eine Phasentrennung H2O-haltiger Silikatschmelze durch Bildung und Wachstum von Fluidblasen zu initiieren. Die Übersättigung an H2O verursacht die Blasenbildung in rhyolithischer Schmelze durch dekompressionsratenabhängige homogene Nukleation von H2O-Clustern im metastabilen Zustand. Alternativ dazu kann die Übersättigung, wie kürzlich für eine kaliumreiche und metalumische phonolithische Vesuv-Schmelze vorgeschlagen wurde, eine von der Dekompressionsrate unabhängige spinodale Entmischung im instabilen Zustand auslösen. In den neueren Studien blieben jedoch wichtige Fragen offen: (1) Welche Parameter verursachen den Unterschied im Entgasungsverhalten verschiedener Schmelz¬zusammensetzungen (Rhyolith vs. Vesuv-Phonolith)? (2) Ist das von der Dekompressionsrate¬ unabhängige Entgasungsverhalten der Vesuv-Schmelze einzigartig, oder stellt es ein allgemeines Phasentrennungsverhalten H2O-haltiger phonolithischer Schmelzen dar, die sich in ihrer Zusammensetzung deutlich unterscheiden können? (3) Welche Rolle spielt die Temperatur bei der Phasenseparation? Neben der Möglichkeit, einen Einblick in die Entgasungsmechanismen des Laacher See Vulkansystems zu gewinnen, ist die experimentelle Untersuchung des Entgasungsverhaltens des natriumreichen und peralumischen Laacher See Phonoliths ideal, um diese grundlegenden Fragen zu beantworten. Die experimentellen Daten in Kombination mit dem Vergleich der Bläschentexturen des natürlichen Bimssteins sind wichtige Grundlagen für die Risikobewertung des Laacher See Vulkans und anderer natriumreicher phonolithischer Vulkansysteme.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen