Durch Störungsführung vermittelte Magmenaufstieg und ausgelöste Seismizität, offenbart durch die Unruhe 2022 auf São Jorge (Azoren)

Ein ruhender Vulkan mit einem verborgenen Drama

Anfang 2022 standen die Bewohner von São Jorge, einer schlanken Vulkaninsel der portugiesischen Azoren, vor einer beängstigenden Frage: Stand eine größere Eruption bevor? Der Boden bebte tausendfach durch kleine Erdbeben, und die Insel hob und dehnte sich leicht. Trotzdem trat nie Lava an die Oberfläche. Diese Studie entschlüsselt dieses Rätsel und zeigt, wie aufsteigendes Magma aus der Tiefe nach oben raste, aber von einer großen unterirdischen Verwerfung abgelenkt und gestoppt wurde. Die Arbeit demonstriert, wie solche „gescheiterten Eruptionen“ dennoch erhebliche seismische Gefahren darstellen können — und wie die sorgfältige Kombination verschiedener Datentypen Wissenschaftlern hilft, Vorgänge zu verstehen, die sich unter der Oberfläche abspielen.

Wo Platten aufeinandertreffen und Inseln wachsen

Die Azoren liegen an einer komplexen Schnittstelle, an der sich zwei tektonische Platten der Erde langsam auseinanderziehen. São Jorge ist eine lange, schmale Insel, aufgebaut durch wiederholte Spalteneruptionen entlang Schwachstellen in der Kruste. Sie liegt in der Nähe großer Verwerfungen, die sowohl starke Erdbeben erzeugen als auch aufsteigendes Magma lenken können. Im März 2022 registrierten Instrumente einen plötzlichen Ausbruch von Bodenbeben unter der Insel und eine kurzlebige Deformationspulse, die darauf hinwiesen, dass frisches Magma in Bewegung war. Da die Azoren aktive Verwerfungen mit aktiven Vulkanen vereinen, bieten sie ein seltenes natürliches Laboratorium, um zu beobachten, wie tektonische Brüche und geschmolzenes Gestein sich gegenseitig beeinflussen.

Magma mit subtilen Bodenbewegungen verfolgen

Das Forscherteam nutzte Satellitenradar (InSAR) und ein Netzwerk von GPS-ähnlichen Empfängern, um Bodenverschiebungen Millimeter für Millimeter zu messen. Diese Daten zeigten, dass in nur wenigen Tagen die zentral-westliche Region der Insel sanft gehoben und auseinandergezogen wurde — ein Muster, das am besten durch eine hohe, schmale Magmascheibe (Dike) erklärt wird, die sich nach oben zwängte. Modellierungen ergaben, dass dieser Dike etwa 6 Kilometer lang war und sich bis zu rund 25 Kilometer Tiefe erstreckte, aus dem oberen Mantel aufstieg und in etwa 1,6 Kilometern unter der Oberfläche zum Stillstand kam. Interessanterweise gab es keinen klaren Hinweis auf eine frühere Aufblähung durch eine flache Magmakammer; stattdessen scheint der Aufstieg schnell und weitgehend „heimlich“ verlaufen zu sein, wobei die meiste Bewegung aseismisch erfolgte, also ohne viele Erdbeben entlang des Dikes zu erzeugen.

Ein Erdbebenschwarm entlang einer verborgenen Verwerfung

Zeitgleich registrierten Seismologen einen intensiven Schwarm von etwa 18.000 Erdbeben über mehrere Monate. Durch den Einsatz zusätzlicher Seismometer an Land und auf dem Meeresboden sowie durch fortgeschrittene Methoden zur Schärfung der Erdbebenlokalisation fand das Team, dass sich diese Beben nicht um den Dike in dem klassischen „Hundeknochen“-Muster vieler Vulkane gruppierten. Stattdessen reihen sie sich in schmalen Streifen an einer Seite des Dikes auf und fallen mit einer bedeutenden krustalen Verwerfungszone unter dem westlichen São Jorge zusammen. Die frühesten, tiefen Beben, Monate vor der Krise, wanderten aus etwa 30 Kilometern Tiefe nach oben, was dem unteren Ende des modellierten Dikes entspricht. Als die Hauptunruhe begann, schoss die Seismizität nach oben in die mittlere Kruste und breitete sich dann schnell westwärts und abwärts entlang der Verwerfung aus, bildete filamentartige Cluster, die sich über Wochen langsam nach oben bewegten — konsistent mit Flüssigkeiten, die sich durch Risse bewegen, statt nur durch rein festes Gesteinsscheiden.

Verwerfung als Autobahn, Verwerfung als Straßensperre

Wenn man geodätische, seismische und rauschbasierte Bildgebungsresultate zusammenführt, schlagen die Autoren vor, dass die Verwerfung zuerst als Autobahn und dann als Straßensperre für das Magma wirkte. Während der nahezu vertikale Dike neben der Pico-do-Carvão-Verwerfungszone aufstieg, zweigten Teile des Magmas und seiner gelösten Gase seitlich in die beschädigten, durchlässigen Gesteine der Verwerfung ab. Dieses seitliche Entweichen heißer Fluide erhöhte den Druck innerhalb der Verwerfung und löste einen ungewöhnlich heftigen Schwarm kleiner Erdbeben mit gedrehten Gleitrichtungen aus, während gleichzeitig Druck aus dem Hauptdike abgelassen wurde. Der Druckverlust, gekoppelt mit dem zunehmenden Gewicht und der Festigkeit der überlagernden Gesteine nahe der Inselbasis, führte dazu, dass der Einbruch zum Stillstand kam, bevor er eruptieren konnte. Der Schwarm setzte im Vergleich zu der Spannungsmenge, die die Verwerfung speichern kann, nur eine bescheidene seismische Energie frei, was bedeutet, dass das langfristige Risiko eines großen tektonischen Erdbebens weiterhin besteht.

Was uns eine gescheiterte Eruption lehrt

Für Nichtfachleute lautet die Kernbotschaft: Nicht jeder dramatische Ausbruch von Beben und Hebung an einem Vulkan endet in einer Eruption. Im Fall von São Jorge stieg Magma schnell aus der Tiefe auf, wurde aber in eine vorhandene Verwerfung umgelenkt, verlor dort Druck und verhärtete, statt die Oberfläche zu erreichen. Diese Wechselwirkung erzeugte dennoch monatelange Erdbeben und hätte ernste Folgen haben können, wenn ein größeres Verwerfungssegment versagt hätte. Indem die Studie zeigt, dass Verwerfungen sowohl das Aufsteigen von Magma fördern als auch dessen Stillstand bewirken können, verbessert sie unser Verständnis darüber, wie Vulkane in komplexen tektonischen Umgebungen reagieren. Sie unterstreicht außerdem die Bedeutung dichter Überwachungsnetze und schneller Datenanalyse, um zwischen einer bevorstehenden Eruption und einem kraftvollen, aber letztlich „gescheiterten“ Einbruch unter gefährdeten Inselgemeinschaften zu unterscheiden.

Zitation: Hicks, S.P., Gonzalez, P.J., Lomax, A. et al. Fault-mediated magma propagation and triggered seismicity revealed by the 2022 São Jorge Azores unrest. Nat Commun 17, 3531 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71668-6

Schlüsselwörter: vulkanische Unruhe, Magmeneintrag, Erdbebenschwarm, Azoren, tektonische Verwerfungen