PYTON: Analyse von Texturen pyroklastischer Proben zum Verständnis vulkanischen Ausbruchsverhaltens

• Antragsteller: Dr. Ulrich Küppers
• Fachliche Zuordnung: Geologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541925548

Explosive Vulkanausbrüche stellen eine globale Gefahr dar, da exakter Ort, Art und Dauer nicht beeinflusst werden können. In den letzten Jahrhunderten waren sie für Zehntausende Todesopfer verantwortlich. Da heute ca. 15 % der Weltbevölkerung in der Nähe von Vulkanen leben, die wahrscheinlich wieder ausbrechen werden, ist es von entscheidender Bedeutung, die damit verbundenen Gefahren genau zu kennen. Unser Ziel ist es, Eruptions- und Transportprozesse quantitativ zu erfassen und somit die Vulkanologie von einer weitgehend beobachtenden zu einer prognostizierenden Disziplin zu entwickeln. Bei explosiven Eruptionen wird Magma fragmentiert, in die Atmosphäre ausgeworfen und schlussendlich nach verschiedenen Transportprozessen abgelagert. Da die meisten dieser Vorgänge nicht direkt beobachtet werden können (da sie unter der Erdoberfläche stattfinden oder aufgrund der damit verbundenen Gefahren), planen wir, Eruptions-, Transport- und Sedimentationseigenschaften durch eine genaue Untersuchung von Pyroklasten abzuleiten, die Zeugen dieser Prozesse waren. Wir haben vier Vulkane ausgewählt, um die Ablagerungen von Schlüsseleruptionen zu untersuchen: Laacher See (Deutschland), Montagne Pelée (Frankreich), Sete Cidades (Portugal) und Vesuv (Italien). Die wichtigsten Fragen sind: Was steuert Variationen im Eruptionsverhalten (Stil, Intensität, Dauer)? Was beeinflusst die Mobilität von pyroklastischen Dichteströmen? Hierfür soll die petrophysikalische und morphologische Charakterisierung von porösen Pyroklasten um Porosität und Formparameter erweitert werden. Die Porosität spiegelt das Zusammenspiel zwischen dem Gehalt an Volatilen, den Bedingungen des Magmenaufstiegs und der Entgasung wider. Spröde Fragmentierung von felsischem Magma erzeugt kantige Pyroklasten, die durch sekundäre Prozesse (nach der Fragmentierung) ihre Form verändern können. Die Formanalyse wird es ermöglichen, Familien zu definieren, die auf bestimmte Transportmechanismen hinweisen (oder deren Einfluss ausschließen) können. Wir haben Feldkampagnen organisiert, um statistisch repräsentative Datensätze petrophysikalischer Eigenschaften von Pyroklasten (Volumen, Gewicht, Feuchtigkeit, Porosität) im Aufschluss zu generieren. Dies wird zusätzlich eine möglich Formveränderung der Klasten nach der Probenahme vermeiden. Eine repräsentative Untergruppe von Proben wird an der LMU auf die Effizienz der Abrundung nach Abrieb und Zerkleinerung in Taumel-Experimenten weiter analysiert (WP 4, 5). Die gewonnenen Daten werden Aufschluss über die dynamische Entwicklung der Eruptionsprozesse sowie das komplexe Zusammenspiel verschiedener Transportprozesse geben, die für die endgültigen Ablagerungen verantwortlich sind (WP 6). Diese Merkmale ergänzen die routinemäßige Beschreibung pyroklastischer Ablagerungen (Korngröße, Mächtigkeit, Ausbreitung) und sind ein wichtiger Beitrag zur verbesserten Gefahrenabwehr bei explosiven Eruptionen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen