Internationales Forschungsteam datiert jüngste Ausbrüche – Eruptionen fanden in kurzen Schüben statt

Das Vulkanfeld der Westeifel umfasst mehr als einhundert Maare – kreisrunde Seen, die durch einen explosiven Ausbruch entstanden sind. Wann sich diese vulkanischen Eruptionen ereignet haben, war bislang nur unzureichend bekannt. Ein Forschungsteam der Universität Heidelberg, der Curtin University in Perth (Australien) und der Universität Göttingen hat nun die jüngsten Ausbrüche der Maarvulkane verlässlich datiert. Die Untersuchungen zeigen, dass viele von ihnen in kurzen Schüben über große Teile der Westeifel hinweg nahezu gleichzeitig aktiv waren. Der stärkste und jüngste dieser Eruptionsschübe ereignete sich vor rund 25.000 Jahren. Die neuen Erkenntnisse zur Dynamik der Westeifeler Maarvulkane sind für die Erforschung anderer Vulkanfelder dieser Art sowie für die Gefahrenbewertung von Bedeutung.

Maarvulkane gehören zu den häufigsten vulkanischen Formationen weltweit. Erstmals wissenschaftlich beschrieben wurden sie in der Westeifel, nach deren Maaren dieser Vulkantyp auch benannt ist. Mit herkömmlichen geochronologischen Verfahren war es bislang kaum möglich, ihr Alter verlässlich zu bestimmen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Heidelberg, Perth und Göttingen haben nun das Verfahren der (Uran-Thorium)/Helium-Datierung auf Zirkonkristalle aus Krustenxenolithen angewendet – Gesteinsbruchstücke aus der Erdkruste, die vom aufsteigenden Magma mitgerissen werden und so bei einem Vulkanausbruch an die Oberfläche gelangen. „Dieser Umweg war nötig, weil die Eifelmagmen selbst kein Zirkon enthalten, Krustenxenolithe typischerweise aber sehr viel“, erklärt Anne Sturm, die als Doktorandin am Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg forscht. Das Datierungsverfahren setzt bei den in den Zirkonkristallen enthaltenen radioaktiven Elementen Uran und Thorium an. Sie bilden mit einer bekannten Zerfallsrate Helium, das bei hohen Temperaturen entweicht, jedoch im Kristall eingeschlossen wird, wenn er abkühlt. „Indem wir messen, wie viel Helium im Zirkon gespeichert ist, können wir den Zeitpunkt bestimmen, zu dem Kristall und umgebendes Gestein abgekühlt sein müssen – also den Zeitpunkt der Eruption“, so die Nachwuchswissenschaftlerin.

Mithilfe der Zirkon-(Uran-Thorium)/Helium-Datierung konnte das Forschungsteam nun erstmals ein konsistentes Altersmodell für mehrere der bekanntesten Maare der Westeifel erstellen. Die Analysen zeigen, dass die Maarvulkane der Westeifel zuletzt in mehreren kurzen Schüben aktiv waren. Dabei brachen zahlreiche Vulkane über große Teile der Westeifel nahezu zeitgleich aus. Drei dieser Eruptionsschübe ereigneten sich vor etwa 75.000, 48.000 sowie vor etwa 25.000 Jahren. Bei der jüngsten und heftigsten Ausbruchsphase während der kältesten Phase der letzten Eiszeit entstanden unter anderem die als Dauner Maare bekannten Vulkanseen sowie das touristisch bedeutende Pulvermaar. Beginn und Höhepunkt der Eruptionsschübe fallen nach Angaben der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeitlich mit einem deutlichen Meeresrückgang im Nordseebecken zusammen. Ihre Ausbruchschronologie der Westeifeler Maare widerspricht damit bisherigen Modellen; sie bringen vulkanische Aktivität in Verbindung mit dem Übergang von Kalt- zu Warmzeiten und dem durch Klimaerwärmung bedingten Anstieg des Meeresspiegels.

„Unsere Untersuchungen zeigen darüber hinaus, dass kontinentale Vulkanfelder anders als bisher angenommen nicht einem gleichmäßigen Vulkanismus unterliegen, sondern in kurzen und teilweise sehr heftigen Schüben aktiv werden können“, betont Prof. Dr. Axel Schmitt, der Wissenschaftler an der Curtin University ist und als Mitarbeiter am Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg – seiner früheren Heimatinstitution – zu Isotopengeologie und Petrologie forscht. Dabei können sie auch als Grundlage für eine verbesserte Bewertung vulkanischer Gefahren dienen, so der Geowissenschaftler, denn viele kontinentale Vulkanfelder sind dicht besiedelt oder touristisch erschlossen.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie die australische Regierung im Rahmen der National Collaborative Research Infrastructure Strategy (NCRIS) haben die Forschungsarbeiten gefördert. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift „Contributions to Mineralogy and Petrology“ erschienen.