Wiedereinlagerung von Schmelze in ein großes Magmareservoir nach einer riesigen Kalderaeruption am Vulkan Kikai

Warum ein versteckter Magmenteich wichtig ist

Tief unter den Wellen südlich Japans verbirgt die Kikai‑Kaldera die Narben einer der gewaltigsten Eruptionen der letzten 10.000 Jahre. Zu verstehen, was mit der zurückgebliebenen Magma geschah — und ob sie wieder aufgefüllt wird — ist für die langfristige Bewertung vulkanischer Gefahren bedeutend. Diese Studie blickt mit Schallwellen in die Kruste unter Kikai und legt einen großen Hohlraum teilgeschmolzenen Gesteins frei, der offenbar nach dem uralten Ausbruch wieder aufgefüllt wird.

Eine gewaltige Eruption in der jüngeren Erdgeschichte

Vor etwa 7.300 Jahren schleuderte die Kikai‑Akahoya‑Eruption rund 160 Kubikkilometer Magma aus einem submarine Vulkan und ließ den Meeresboden einstürzen, so dass eine weite Kaldera entstand. Solche „riesigen Kaldera“-Ereignisse sind deutlich größer als typische kegelbildende Ausbrüche und können regionale Klima- und Landschaftsveränderungen bewirken. Geologische und petrologische Untersuchungen zeigen, dass nach dieser Katastrophe einige tausend Jahre später neue vulkanische Aktivität eine massive Lavadomplatte im Zentrum der Kaldera aufbaute, was darauf hindeutet, dass frische Magma ins System zurückkehrte. Struktur, Größe und aktueller Zustand des Magmakörpers, der Kikai speist, blieben jedoch ungewiss.

Dem Untergrund mit Unterwasserseismometern zuhören

Um die Kruste unter Kikai abzubilden, setzten die Forschenden 39 Ozeanboden­seismometer entlang einer 175 Kilometer langen Linie ein, die die Kaldera querte. Sie erzeugten kontrollierte akustische Impulse von einem Schiff und zeichneten auf, wie sich die daraus resultierenden seismischen Wellen durch die Kruste ausbreiteten. Da sich diese Wellen in heißerem oder stärker geschmolzenem Gestein langsamer bewegen, konnte das Team eine zweidimensionale Karte der Wellengeschwindigkeiten mit der Tiefe rekonstruieren. Im Vergleich zu den Nachbarregionen identifizierten sie vier unterschiedliche krustale Zonen; die unter der Kaldera lagerte Zone fiel dabei als ungewöhnlich langsam auf, in einer Tiefe von etwa 2 bis 12 Kilometern unter dem Meeresboden.

Ein warmer, teils geschmolzener Speicher

Indem die Forschenden ein Hintergrundmodell der Kruste von ihren Messungen subtrahierten, isolierten sie eine ausgeprägte „Niedriggeschwindigkeitsanomalie“ direkt unter der Kaldera. Das Gebiet, in dem die Wellengeschwindigkeiten um mehr als 15 Prozent reduziert waren, bildet einen breiten, trapezförmigen Körper in ungefähr 2,5 bis 6 Kilometern Tiefe. Anhand von Laborbeziehungen zwischen Gesteinstemperatur, Schmelzanteil und seismischer Geschwindigkeit übersetzten die Autorinnen und Autoren diese Verlangsamung in Abschätzungen von Wärme und Schmelzanteil. Sie schließen daraus, dass es sich um ein großes Magmareservoir handelt mit einem Schmelzanteil von etwa 3–6 Prozent und sehr wahrscheinlich nicht mehr als rund 10 Prozent, entsprechend einem Gesamtvolumen von etwa 220 Kubikkilometern — mindestens so breit wie die innere Kaldera selbst.

Hinweise auf Magmarückkehr nach dem Kollaps

Wie steht dieses neu abgebildete Reservoir im Verhältnis zur uralten Eruption? Petrologische Studien an Kristallen sowohl aus den Ablagerungen der gigantischen Eruption als auch aus der jüngeren zentralen Lavadomplatte zeigen, dass Magma in ähnlichen flachen Tiefen — grob zwischen 2 und 7 Kilometern — gespeichert war, sowohl vor der Eruption als auch während späterer Aktivität. Das neue seismische Bild lokalisiert das heutige Reservoir in genau diesen Tiefen, direkt unter der Kaldera. Die Gesteinschemie legt zudem nahe, dass die Lavadomplatte von Magma gespeist wurde, das sich vom Magma der ursprünglichen Rieseneruption unterscheidet. Diese Hinweise zusammengenommen schlagen die Autorinnen und Autoren ein Modell der „Wiedereinlagerung von Schmelze“ vor: Nachdem die kalderaformende Explosion einen Großteil des ursprünglichen Reservoirs geleert und den Kollaps ausgelöst hatte, füllte neues Magma aus tieferen Bereichen allmählich denselben Raum wieder auf, mit einer durchschnittlichen Rate von mindestens etwa 8 Kubikkilometern pro tausend Jahre, wodurch schließlich die zentrale Lavadomplatte entstand.

Ein Muster, das andere Supervulkane teilen

Die Vorstellung, dass riesige Kalderasysteme ihre flachen Speicher über Tausende von Jahren wieder auffüllen, ist nicht auf Kikai beschränkt. Ähnliche flache Magmakörper wurden unter Yellowstone in den USA, Toba in Indonesien und Santorin in Griechenland abgebildet, in Tiefen, die mit denen ihrer früheren Eruptionen vergleichbar sind. Diese Übereinstimmung deutet darauf hin, dass die Wiedereinlagerung von Schmelze in langlebige, flache Speicher ein häufiger Abschnitt im Lebenszyklus großer Kalderavulkane sein könnte. Die Verfolgung der Entwicklung seismischer Wellengeschwindigkeiten in solchen Regionen kann daher wertvolle Hinweise darauf liefern, wie viel Schmelze vorhanden ist, wie sie verteilt ist und wie sich diese Systeme — über geologische Zeiträume — auf künftige große Eruptionen vorbereiten könnten.

Was das für das Leben mit Vulkanen bedeutet

Für Nichtfachleute ist die Kernbotschaft, dass eine riesige Eruption einen Vulkan nicht dauerhaft ausschaltet. Unter Kikai enthält die Kruste unter der Kaldera heute ein großes, aber nur teilweise geschmolzenes Reservoir, das seit der letzten großen Explosion langsam wieder aufgefüllt wird. Die Anwesenheit dieser Schmelze bedeutet nicht zwingend eine unmittelbar bevorstehende Katastrophe, zeigt aber, dass das vulkanische System aktiv und im Wandel ist. Fortgesetzte seismische Überwachung und verbesserte Abbildungen solcher Speicher können Forschenden helfen, besser zu verstehen, wie die mächtigsten Eruptionen der Erde in der tiefen Kruste vorbereitet werden und wie sich ihre Risiken über Jahrtausende verändern können.

Zitation: Nagaya, A., Seama, N., Fujie, G. et al. Melt re-injection into large magma reservoir after giant caldera eruption at Kikai Caldera Volcano. Commun Earth Environ 7, 237 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03347-9

Schlüsselwörter: Kalderavulkan, Magmareservoir, seismische Abbildung, Supereruption, vulkanische Gefahren