Verteilte Vulkanfelder sind eine wenig erforschte Form des Vulkanismus innerhalb kontinentaler Platten. Sie zeichnen sich durch eine große Anzahl von Vulkanen und Maaren aus, die sich über eine Fläche von 1.000 bis 10.000 km² verteilen. In den meisten Fällen ist jeder dieser Vulkane nur einmal aktiv; die folgenden Eruptionen finden dann an einem anderen Ort statt. Um die Gefahr durch diese Art des Vulkanismus besser einschätzen zu können, ist es wichtig, das magmatische System von der Manteltiefe bis zur oberen Kruste abzubilden und kleine Reservoire zu kartieren, aus denen Magma aufsteigen und einen einzelnen Ausbruch verursachen könnte. 

Um diese Fragen zu untersuchen, hat das Helmholtz-Zentrum für Geoforschung GFZ zusammen mit Universitäten und Erdbebendiensten aus Deutschland und Luxemburg ein seismologisches Großexperiment in den Vulkanfeldern der Eifel durchgeführt. Dabei kamen mehr als 500 seismische Stationen in Kombination mit akustischer Sensorik entlang eines 64 Kilometer langen, ungenutzten Lichtleiterkabels zum Einsatz. Das Experiment, das größte dieser Art, das jemals in Deutschland durchgeführt wurde, ermöglichte Stationsabstände von teilweise weniger als zwei Kilometern. Dadurch konnten erstmalig hochauflösende Untergrunduntersuchungen direkt unter den Vulkanen der Eifel durchgeführt werden. Wissenschaftlerteams des GFZ und der beteiligten Partner haben jetzt erste Ergebnisse veröffentlicht. Diese bestätigen einerseits bisherige Vermutungen über den Aufbau und Zustand der Vulkane in der Eifel, decken aber auch Unerwartetes auf.

So zeigen hochauflösende tomographische Abbildungen des Untergrundes erstmalig die Lage, Position und Tiefe des Magmareservoirs, das den Ausbruch des Laacher Sees vor 13.000 Jahren verursacht hatte. Die wenige Tage dauernde Hauptphase des Ausbruchs war hochexplosiv und hatte bei Mendig, südlich des Laacher Sees, mächtige Asche- und Glutlawinen Ablagerungen erzeugt. Bisher konnte nur indirekt aus den Untersuchungen der Mendiger Tephraschichten auf die Größe und Tiefe der Magmakammer unter dem Laacher See geschlossen werden. Die seismische Tomographie zeigt eine Anomalie der seismischen Geschwindigkeiten unter dem Laacher See bis in 10 Kilometer Tiefe, deutlich tiefer als bisher vermutet. Die Anomalie fällt überraschenderweise nicht senkrecht nach unten ein, sondern schräg in Richtung des Neuwieder Beckens, wo sich auch die meisten Mikrobeben in der Vulkaneifel anhäufen. 

Mit Hilfe des außergewöhnlichen Datensatzes konnten in einem Jahr mehr als tausend Mikrobeben lokalisiert werden. Die meisten dieser Beben treten entlang einer schmalen, vertikalen Zone zwischen Ochtendung und dem Laacher See auf. Es gibt aber auch Erdbebencluster, welche in den Randbereichen der seismischen Geschwindigkeitsanomalien auftreten. Das hat die Wissenschaftler überrascht, da dies auf eine erhöhte Temperatur in diesen Bereichen hindeuten könnte. 

„Am meisten überrascht haben uns die starken Reflexionen seismischer Wellen an den Schichtgrenzen in der oberen und unteren Kruste unter dem Neuwieder Becken“, sagt Torsten Dahm, der Leiter des Eifel-Large-N-Experiments. „Die Stärke der Reflexionen deutet darauf hin, dass sich Fluide in diesen Schichten angesammelt haben. Ob es sich dabei um Magma oder magmatische Fluide handelt, ist noch nicht geklärt und soll mithilfe verbesserter Auswertemethoden untersucht werden.“