Neuer Ansatz zur Erkundung vulkanischer Kraterseen

Steile Kraterwand des Ngozi-Vulkans im Poroto Ridge Forest Reserve, Tansania.

Bild: Egbert Jolie/GFZ (idw)

Kombination von Messungen zeigt hydrothermale Quellen unter See in Tansania – Ergebnisse könnten Frühwarnung vor Gasausbrüchen verbessern: Erhöhte vulkanische Aktivität unter Seen könnte zu einem erhöhten Gaseintrag führen, insbesondere von CO2, was wiederum in katastrophalen Gasausbrüchen resultieren könnte, wie beispielsweise am Nyos-See oder Monoun-See in Kamerun. Neue Explorationsverfahren können dazu beitragen, standortspezifische Konzepte zur Risikobewertung und zum Monitoring zu verbessern, indem hydrothermale Quellen leichter erkannt und genauer untersucht werden können.

Es gibt viele technische Methoden, um heiße Quellen an der Erdoberfläche zu kartieren und zu beschreiben. Dies gestaltet sich jedoch deutlich schwieriger, wenn sich diese unter Wasser befinden. Herkömmliche Methoden können dort nicht mehr angewendet werden. Zwar kann die chemische Zusammensetzung von Wasserproben auf den Zufluss durch hydrothermale Quellen hinweisen – also heiße, mineralreiche Unterwasser-Quellen in Kraterseen. Das liefert jedoch keine Informationen über die Lage der Quellen, deren Häufigkeit und den aktuellen Aktivitätszustand.

Veränderungen von hydrothermalen Quellen können aber wichtige Hinweise auf Prozesse im darunterliegenden vulkanischen System liefern und sind daher nützliche Parameter für zukünftige Vulkan-Frühwarnsysteme. Erhöhte vulkanische Aktivität unter Seen könnte zu einem erhöhten Gaseintrag führen, insbesondere von CO2, was wiederum in katastrophalen Gasausbrüchen resultieren könnte, wie beispielsweise am Nyos-See oder Monoun-See in Kamerun. Neue Explorationsverfahren können dazu beitragen, standortspezifische Konzepte zur Risikobewertung und zum Monitoring zu verbessern, indem hydrothermale Quellen leichter erkannt und genauer untersucht werden können.

Offshore-Geothermie im Fokus der Forschung

Eine neue Studie beschreibt nun einen integrierten Ansatz. Dort verwenden Forschende um Egbert Jolie vom Deutschen GeoForschungsZentrum in Potsdam eine Kombination von Oberflächenvermessungen und thermischer Kartierung des Seebodens sowie Messungen von Gasemissionen an der Wasseroberfläche. Ihr Konzept haben die Forschenden am Ngozi-See in Tansania erfolgreich getestet. Mehrere hydrothermale Quellen konnten durch Vertiefungen im Seeboden sowie erhöhte Bodentemperaturen und CO2-Emissionen an der Wasseroberfläche nachgewiesen werden. Die Arbeit wurde in Scientific Reports veröffentlicht.

„Die Vorteile des neuen Ansatzes sind ein überschaubarer technischer Aufwand, die Verfügbarkeit sämtlicher Daten bereits vor Ort, um gegebenenfalls noch im Gelände ergänzende Messungen durchzuführen, sowie die vollständige Übertragbarkeit des Konzepts auf andere Seen in vulkanisch aktiven Regionen“, erklärt Egbert Jolie. Die Studie basiert auf Daten, die ergänzend zu geothermischen Explorationsarbeiten erhoben worden sind, welche der Studienautor an der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Hannover koordiniert hat.

Weitere Forschungsarbeiten, sowohl an vulkanischen Seen, als auch in flachen Ozeanbereichen mit hydrothermaler Aktivität wie etwa in Island oder Italien, befinden sich derzeit in der Planungsphase für gemeinsame Forschung mit Partnern des Scientific Diving Center (SDC) der Technischen Universität Bergakademie Freiberg und des Marine & Freshwater Research Institute (MFRI), Reykjavík, Island. Auch Offshore-Geothermie-Erkundungen sollen ein Forschungsziel der Projekte werden.

Quelle: Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ (idw)