Hochenthalpisches Geothermalsystem von Larderello, Italien, angetrieben von Tausenden Kubikkilometern Magma in der mittleren Kruste

Verborgene Hitze unter stillen Hügeln

Die sanften Hügel der Toskana wirken kaum wie der Schauplatz eines riesigen verborgenen Vulkans. Doch unter Feldern, Wäldern und berühmten Thermalquellen haben Wissenschaftler einen gewaltigen Körper aus geschmolzenem und teils geschmolzenem Gestein gefunden. Dieser unterirdische Wärmeapparat speist eines der ältesten geothermischen Kraftwerksgebiete der Welt, Larderello, und steht den unterirdischen Magmasystemen bekannter Supervulkane wie Yellowstone in nichts nach. Das Verständnis dieses vergrabenen Riesen ist nicht nur für saubere Energie wichtig, sondern auch dafür, wie wir das vulkanische Potenzial an Orten einschätzen, die kaum oder gar keine jüngere Eruptionsgeschichte zeigen.

Warum eine ruhige Region große Fragen aufwarf

Die Toskanische Magmatische Provinz rätselt die Forscher schon lange. Im Gegensatz zu benachbarten italienischen Vulkanregionen, die spektakuläre Eruptionen und eindeutige Krater hinterließen, zeigt die Toskana nur verstreute alte Lavakuppen und einen Vulkankörper des Mittelpleistozäns am Monte Amiata. Gleichzeitig setzt das geothermische Feld Larderello–Travale außergewöhnliche Wärmemengen frei, mit Temperaturanstiegen von mehr als 150 Grad Celsius pro Kilometer und superheißen Fluiden bereits in wenigen Kilometern Tiefe. Bevor die geothermischen Bohrungen begannen, nannte man das Gebiet wegen seiner natürlichen Dampfquellen und brodelnden Teiche „Teufelstal“. Solch extreme Hitze und die weitverbreiteten Thermalquellen deuteten darauf hin, dass tief darunter etwas Enormes vor sich geht, doch frühere seismische, Bohr- und Gravimetriesurveys konnten Form und Größe nicht klar offenbaren.

Dem stetigen Murmeln der Erde lauschen

Um abzubilden, was darunter liegt, verwandelten die Forschenden die kontinuierlichen Hintergrundschwingungen der Erde in ein bildgebendes Werkzeug. Sie setzten 30 temporäre Breitbandseismometer im südlichen Teil der Toskana ein und kombinierten diese mit bestehenden permanenten Stationen zu einem Netzwerk von mehr als 60 Sensoren. Anstatt auf große Erdbeben zu warten, nutzten sie Ambient-Noise-Tomographie: winzige, allgegenwärtige Erschütterungen aus Ozeanen, Wetter und menschlicher Aktivität. Durch Kreuzkorrelation dieser Signale zwischen Stationspaaren rekonstruierten sie, wie Oberflächenwellen sich ausbreiten, und invertierten deren Geschwindigkeiten, um ein dreidimensionales Modell der Scherwellengeschwindigkeiten in den oberen 15 Kilometern der Kruste zu erstellen. Geringe Scherwellengeschwindigkeiten deuten meist auf heißes, weiches oder teilweise geschmolzenes Gestein hin; höhere Geschwindigkeiten sprechen für kühleres, rigideres Gestein.

Ein vergrabenes Meer aus Schmelze offenbaren

Die resultierenden Bilder zeigen zwei enorme Zonen mit niedrigen Geschwindigkeiten unter der Toskana, eine unter Larderello und eine weitere unter dem geothermischen Feld Monte Amiata–Piancastagnaio. Mit zunehmender Tiefe werden diese Zonen stärker und kohärenter und erreichen Scherwellengeschwindigkeiten, die nur durch große Volumina aus Magma und kristallreichem Brei erklärbar sind. Unter Larderello erscheint die langsamste Region als breiter, sub-elliptischer Körper, der sich von etwa 8 bis 15 Kilometern Tiefe erstreckt. Modellierungen legen nahe, dass sein Kern Schmelzeanteile von über 80 Prozent enthält, umgeben von einer Hülle, in der etwa ein Fünftel des Gesteins flüssig ist. Die Autor:innen schätzen grob 3000 Kubikkilometer partieller Schmelze im Kern, umgeben von etwa 5000 Kubikkilometern kristallhaltigem Brei. Ein ähnliches oder sogar größeres Volumen wird unter dem Monte Amiata vermutet, wobei die Grenzen der Untersuchung diese Schätzung weniger sicher machen.

Von tiefer Schmelze zu heißem Wasser an der Oberfläche

Dieses magmaführende Reservoir in der mittleren Kruste fungiert als Wärmespeicher und treibt ein regionales Netzwerk aufsteigender Fluide an. Die in der Studie gezeigten Querschnitte veranschaulichen, wie der Bereich mit den niedrigsten Geschwindigkeiten und hoher Schmelze in etwas schnellere, aber noch warme Gesteine in rund 3 Kilometern Tiefe einspeist. Dort haben real durchgeführte Bohrungen superkritische Fluide angetroffen — Wasser, das so heiß und unter so hohem Druck steht, dass es sich gleichzeitig wie dichter Gas- und Flüssigkeitszustand verhält, mit Temperaturen über 500 Grad Celsius. Diese Fluide wandern entlang von Störungen nach außen und oben, treten als Thermalquellen zutage und speisen die heute Strom erzeugenden geothermischen Felder. Dieselbe heiße Intru­sion hat vermutlich die Region über geologische Zeiträume sanft um mehrere hundert Meter angehoben und chemische Reaktionen ausgelöst, die große Mengen Kohlendioxid aus erhitzten Kalksteinen freisetzten und so das Auftreten gasreicher Quellen und Travertinvorkommen erklären helfen.

Ein Supervulkan‑großes System, das nicht ausgebrochen ist

Verglichen mit bekannten vulkanischen Systemen weltweit zeigten die Volumenschätzungen, dass die verborgenen Magmakörper der Toskana mit denen unter anerkannten Supervulkanen wie Taupō, Long Valley und Yellowstone vergleichbar sind. Doch im Gegensatz zu diesen Systemen weist die Region Larderello keine Hinweise auf riesige vergangene Eruptionen und keine offensichtliche Calderasche auf. Die Autor:innen vermuten, dass die Zusammensetzung und die relativ niedrige Temperatur der toskanischen Magmen sie ungewöhnlich zäh und träge machen, sodass sich im oberen Abschnitt der Kruste eine dicke, viskose Barriere bildet, die Schmelze einsperrt, statt einen Ausbruch zu ermöglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass Regionen supervulkangroße Magmareservoirs beherbergen können, während sie sich an der Oberfläche hauptsächlich als geothermische Felder präsentieren. Diese Entdeckung verändert die Sichtweise der Forschenden auf die tiefen Ursprünge sauberer Geothermie und auf das lange, ruhige Dasein, das einige große magmatische Systeme führen können.

Zitation: Lupi, M., Stumpp, D., Cabrera-Pérez, I. et al. High-enthalpy Larderello geothermal system, Italy, powered by thousands of cubic kilometres of mid-crustal magma. Commun Earth Environ 7, 269 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03334-0

Schlüsselwörter: geothermische Energie, Magmareservoir, Toskanische Magmatische Provinz, Larderello, Supervulkan