Grindavíkur Vulkan ist ausgebrochen – Wie können solch mächtige geographische Formationen genutzt werden?

Am 18. Dezember erlebte die Halbinsel Reykjanes in Island erneut einen Vulkanausbruch, den vierten in drei Jahren. Dieser Vulkan brach in der am dichtesten besiedelten Region des Landes aus, wobei Lavasäulen in die Luft schossen und das Leuchten meilenweit im Zentrum der Hauptstadt Reykjavik sichtbar war. Er lag auch nicht weit vom Svartsengi‑Kraftwerk und der Stadt Grindavík entfernt, die im vergangenen Monat aufgrund erhöhter seismischer Aktivität evakuiert worden war.

Der jüngste Ausbruch des Landes in seiner vulkanischen Saga war von mehreren intensiven Erdbeben und Beben als Vorboten geprägt. Dann, nur zwei Stunden später, brach der Vulkan aus und setzte Lava mit einer zehnmal höheren Rate pro Sekunde frei als bei den vorherigen drei in ihren Höchstphasen. Der Vorfall führte dazu, dass sich die Spalte innerhalb weniger Minuten auf 2,5 Meilen Länge ausdehnte.

Der südwestlich gelegene Landstreifen war seit Tausenden von Jahren ruhend, doch kürzlich wurde in der Region ein Anstieg der Aktivität verzeichnet.

“Im Kontext der letzten drei Jahre auf der Reykjanes‑Halbinsel ist das ziemlich verblüffend.”

– Tom Winder, Vulkanseismologe an der Universität Island, bemerkte in einem Interview.

Die vorangegangenen drei Ausbrüche fanden 2021, 2022 und dann erneut im Sommer statt. Das letzte Mal, dass es zu einer solch schnellen Abfolge von Ausbrüchen kam, war im frühen 13. Jahrhundert, was die erhöhte Aufmerksamkeit für diese jüngsten Ereignisse erklärt. Bemerkenswert ist, dass alle vier dieser jüngsten Ausbrüche vom Spaltentyp waren, bei dem Lava durch neue Risse in der Erdkruste an unvorhersehbaren Orten austritt.

Dieser jüngste Ausbruch zog internationale Aufmerksamkeit auf sich, insbesondere wegen der Möglichkeit einer weiteren Aschewolke, die den Luftverkehr stören könnte, ähnlich dem Ausbruch des Eyjafjallajökull im Jahr 2010. Dieses Ereignis war relativ klein und nicht tödlich. Dieses Mal wurde jedoch eine erhebliche Ascheproduktion als sehr unwahrscheinlich eingestuft, da Magma nicht unter ein Eisschild injiziert wurde.

Interessanterweise nahm die Intensität des Ausbruchs bereits einen Tag nach seinem Beginn ab. Anfangs schien er kurzlebig zu sein, doch Experten vermuten, dass er noch mehrere Monate lang Lava mit einer gleichmäßigen, wenn auch bescheidenen, Rate ausstoßen könnte.

Tatsächlich ist Irland mit vulkanischer Aktivität vertraut und beherbergt etwa 130 Vulkane. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Island zwischen der eurasischen und der nordamerikanischen tektonischen Platte liegt, getrennt durch einen mittelozeanischen Rücken, der Magma ausstößt. Während vulkanische Ausbrüche in Island etwa alle vier bis fünf Jahre auftreten, ist ihr Zeitpunkt unvorhersehbar. Einige Wissenschaftler glauben zudem, dass Katla, der berühmteste Vulkan des Landes mit fünf Ausbrüchen seit 1721, bald ausbrechen könnte, da er von den jüngsten seismischen Aktivitäten unbeeinflusst bleibt.

Vulkane zu unserem Vorteil nutzen

Wie wir gesehen haben, ist Island eine der vulkanisch aktivsten Regionen unseres Planeten. Aber was genau sind Vulkane? Sie sind Öffnungen, durch die Lava, kleine Gesteine und Dampf an die Erdoberfläche gelangen. Sie können sowohl an Land als auch im Ozean auftreten, wenn Material, das Asche, flüssigen Gestein oder Gase sein kann und deutlich heißer als die Umgebung ist, ausbricht.

Laut NASA steigt flüssiges Gestein oder Magma, wenn sich tektonische Platten voneinander entfernen oder aufeinander zu bewegen. Eine weitere Möglichkeit ist, dass Magma an Hotspots aufsteigt. Der Vulkantyp hängt wiederum von der Viskosität des Magmas, seiner Zusammensetzung, der Gasmenge darin und der Art, wie es die Oberfläche erreicht, ab.

Diese geologischen Architekten bedecken tatsächlich über 80 % der Erdoberfläche. Etwa 1.500 Vulkane gelten als potenziell aktiv, wobei mehr als 10 % von ihnen innerhalb der Grenzen der USA liegen.

Vulkanische Ausbrüche bergen viele Gefahren, darunter das Auslöschen von Bevölkerungen und das Begraben von Städten. Allerdings ist nicht alle vulkanische Aktivität schädlich. Vulkane sind verantwortlich für die Schaffung fruchtbarer Böden für die Landwirtschaft und vieler mineralischer Ressourcen wie Gold, Silber, Nickel, Kupfer und Blei. Doch das ist nicht alles, also lassen Sie uns einige prominente und äußerst vorteilhafte Nutzungsmöglichkeiten vulkanischer Aktivitäten erkunden.

Geothermische Energieerzeugung

Die weite Verfügbarkeit von Vulkanen macht sie zu einer großartigen Quelle für grüne Energie. Um geothermische Energie aus Vulkanen zu nutzen, werden Systeme installiert, die vulkanische Wärme unterirdisch aufnehmen und über Rohre in ein Gebiet leiten, um es zu heizen oder zu kühlen. 

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, in die Erde in der Nähe von Hochtemperaturzonen zu bohren, Wasser durch diese Bereiche zu leiten, um Dampf zu erzeugen, der Turbinen antreibt und Strom erzeugt. Diese erneuerbare Energie, die durch Nutzung der Wärme aus der Erdkruste erzeugt wird, bietet Vorteile wie hohe Kapazität, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit.

Viele Länder, wie Neuseeland, die Philippinen, Costa Rica und Island, und Bundesstaaten wie Kalifornien, Hawaii und Utah in den USA, nutzen geothermische Energie, die aus vulkanischer Aktivität stammt für die allgemeine Stromerzeugung. 

In Kenia ist geothermische Energie für 51 % der Stromversorgung des Landes verantwortlich. Unterdessen nutzt El Salvador diese Energiequelle für spezifische Anwendungen wie das Bitcoin‑Mining.

Kommerziell bieten Unternehmen wie Ormat Technologies (ORA ) saubere, zuverlässige Lösungen aus geothermischer Energie. Im Jahr 2021 sicherte es sich einen Engineering, Procurement und Construction (EPC)-Vertrag für das 30‑MW‑Geothermie‑Kraftwerksprojekt in Alaska in der Nähe des Makushin‑Vulkanstandorts. Zusätzlich haben Volcano Energy und Luxor Technology Corporation den ersten Bitcoin‑Mining‑Pool El Salvadors mit erneuerbarer geothermischer Energie betrieben.

Landwirtschaft

Vulkanische Umgebungen können tatsächlich sehr gute Standorte für die Landwirtschaft sein. Diese Böden, die aus vulkanischer Asche oder anderen explosiven Eruptionsmaterialien entstehen, werden als Andisole bezeichnet und sind aufgrund der mineral‑ und nährstoffreichen Ablagerungen, wie Magnesium und Kalium, äußerst fruchtbar. 

Wenn Vulkane also ausbrechen und Gestein und Asche überall verbreiten, werden diese Elemente freigesetzt, was die Bodenbeschaffenheit verändert und extrem fruchtbare Böden erzeugt. Dies führt zu hohen Ernteerträgen und Rentabilität für Bauern sowie zu vielfältigen landwirtschaftlichen Aktivitäten. Deshalb wird zerkleinertes vulkanisches Gestein verwendet, um die Bodengesundheit durch ein Verfahren namens Enhanced Rock Weathering zu verbessern. 

Laut einer Studie veröffentlicht im AGU‑Journal Earth’s Future, kann die Einbringung von zerkleinertem vulkanischem Gestein in Felder eine entscheidende Rolle dabei spielen, dem Planeten zu helfen, das vom IPCC festgelegte Kohlenstoffentfernungsziel zu erreichen, und ist besonders vielversprechend in warmen, feuchten Tropen.

Tourismus und Erholung

Vulkanische Gebiete sind oft bedeutende Touristenziele, mit beliebten Aktivitäten wie Wandern, Bad in heißen Quellen, landschaftlicher Schönheit, Studium des geologischen Erbes und Beobachtung geologischer Formationen. Dies kann eine bedeutende Einkommensquelle für lokale Gemeinschaften sein und die Wirtschaft der Länder stärken. Zu den besten Zielen für diejenigen, die den größten Vulkanen der Welt nahe kommen möchten, gehören Fagradalsfjall (Island), Cumbre Vieja (Spanien), Etna (Italien), Sakurajima (Japan) und Popocatépetl (Mexiko).

Die einzigartigen Landschaften, die durch vulkanische Aktivität entstehen, ziehen Besucher aus aller Welt an. Zum Beispiel der ruhende Vulkan Mt Fuji in Japan oder der erloschene Vulkan in Edinburgh. Touristen müssen jedoch über potenzielle Gesundheitsgefahren in solchen Umgebungen informiert sein, darunter Lavaströme, Asche, Erdrutsche, Schlammlawinen und vulkanische Gase.

Kürzlich sah der lokale Reiseveranstalter Icelandia seine Buchungszahlen mit ihren Vulkantouren in die Höhe schnellen. In einem Interview teilte das Unternehmen mit, dass sie vor einigen Jahren, mit dem ersten Ausbruch der Litli‑Hrútur‑Riftszone, einen Shuttle‑Service anboten und dann zu Besichtigungstouren zu den Lavafeldern übergingen. 

“Es ist wie aus einem Märchen. Die Resonanz war wahnsinnig. Die Bewertungen sind großartig. Wenn sie den Vulkan sehen, weinen manche, andere sind völlig schockiert.”

– Icelandia Account Manager Svala Magnúsdóttir über das Vulkenerlebnis.

Wissenschaftliche Forschung

Vulkane bieten Wissenschaftlern wertvolle Forschungsmöglichkeiten, indem sie einzigartige Einblicke in geologische Prozesse, Vorhersage von Naturkatastrophen und das Erdinnere ermöglichen. Forscher untersuchen vulkanische Materialien, seismische Aktivität und die Prozesse der Erdformation, was wertvolle Bildungsressourcen für Studenten und Forscher gleichermaßen bietet.

Das NASA VERITAS‑Wissenschaftsteam ist ein solches Beispiel, das den vulkanischen Island untersucht, um es als Ersatz für einen anderen Planeten, die Venus, zu nutzen – die kleiner als die Erde ist, aber einen erdrückenden atmosphärischen Druck, schwefelsäurehaltige Wolken und eine glühend heiße Oberflächentemperatur aufweist, um mehr Einblicke zu gewinnen. Forscher entwickeln zudem spezialisierte Geräte wie eine stromsparende SO₂‑Kamera (Schwefeldioxid), um Emissionen von Vulkanen zu überwachen.

Organisationen wie der United States Geological Survey (USGS) überwachen und erforschen Vulkane in den USA. Gleichzeitig konzentriert sich das Hawaiian Volcano Observatory (HVO), das Teil des USGS ist, auf vulkanische Aktivitäten in Hawaii, insbesondere auf der Big Island.

Weitere Organisationen umfassen das italienische National Institute for Geophysics and Volcanology (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, INGV), das Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) in Frankreich und die Japan Meteorological Agency (JMA), die Forschung zur vulkanischen Aktivität in Japan betreibt.

Mineralgewinnung

Vulkanische Gebiete sind reich an wertvollen Mineralien, Erzen und Metallen wie Schwefel, Gold, Silber und Kupfer. Zum Beispiel sind aktive Vulkane wie der Ätna in Italien dafür bekannt, täglich etwa 20 Tonnen Kupfer und 10 kg Gold in vulkanischen Gasen freizusetzen. Während die Metallgewinnung aus vulkanischen Gasen möglicherweise nicht möglich ist, kann sie aus heißen magmatischen Soleböden unter ruhenden Vulkanen gewonnen werden. Der Abbau dieser Ressourcen stärkt zudem die lokale Wirtschaft und schafft Arbeitsplätze. 

Im September zeigte eine Analyse auf, dass eine dramatische Menge an Lithiummetall – zwischen 20 und 40 Millionen Tonnen – in einem Vulkankrater entlang der Grenze zwischen Nevada und Oregon vorhanden ist. Da die USA größtenteils auf Lithiumimporte angewiesen sind, das für wiederaufladbare Batterien in Elektroautos verwendet wird, hat dies große Bedeutung für das Land.

Vor ein paar Monaten entwickelte ein Team von Geologen der University of Leicester eine Technik, die die Flüssigkeitssättigung nutzt, um vorherzusagen, ob ein Vulkanregion potenziell ein guter Standort für zukünftigen Kupferbergbau ist, ein kritisches Metall für die grüne Energiewende.

Freeport‑McMoRan, Barrick Gold Corporation (ABX.TO ), Newmont Corporation (NEM ) und Anglo‑American sind einige globale Bergbauunternehmen, die in unterschiedlichen geologischen Umgebungen tätig sind, einschließlich Gebieten mit vulkanischer Aktivität.

Therapeutische Anwendungen

Obwohl Vulkanausbrüche gefährliche Auswirkungen auf Menschen in ihrer Nähe haben können, bieten sie auch medizinische Vorteile. Einige heiße Quellen und Schlammbäder in der Nähe von Vulkanen gelten als therapeutisch und werden für Gesundheitsbehandlungen genutzt.

Die heilenden Eigenschaften vulkanischer Thermalquellen sind Teil des Spa- und Wellness-Tourismus geworden und ziehen Menschen an, die Entspannung und gesundheitliche Vorteile suchen. 

Einige bekannte Orte, die diese Dienstleistungen anbieten, sind die Blue Lagoon in Island, The Springs Resort and Spa in Costa Rica, Pamukkale in der Türkei, Rotorua in Neuseeland, Beitou Hot Springs in Taiwan, Calistoga in Kalifornien, USA, und Hakone in Japan.

Zusätzlich zu den therapeutischen Eigenschaften wird vulkanische Schlammpflege als medizinische Behandlung für Rheuma eingesetzt, und Materialien wie vulkanische Asche werden auch als natürliche Hautpflegeprodukte verwendet. 

Durch vulkanische Ausbrüche entstandene Asche enthält viele Mineralien und andere Chemikalien wie Silizium, Schwefel, Kalium, Natrium, Calcium und Magnesium, die für die Haut vorteilhaft sind, indem sie exfolieren, entgiften, überschüssiges Öl aufnehmen, die Durchblutung verbessern und gereizte Haut beruhigen. Diese Mineralien und Spurenelemente nähren die Haut weiter, fördern den Hautzellumsatz und tragen zu einem lebendigen und jüngeren Teint bei.

Baumaterialien

Viele vulkanische Materialien werden häufig im Bauwesen verwendet, insbesondere bei der Herstellung leichter Betonblöcke. Dazu gehört Basalt, ein vulkanisches Gestein, das langlebig ist und oft als Schotter im Asphalt- und Betonbau eingesetzt wird. 

Puzzel, ein leichtes und poröses vulkanisches Gestein, wird als Schleifmittel verwendet. Vulkanasche wird ebenfalls zur Herstellung von pozzolanischem Zement genutzt. Dann gibt es Tuff, eine Gesteinsart, die ebenfalls als Baumaterial dient. Diese Materialien sind natürlich und bieten umweltfreundliche Optionen für Baumaterialien. 

Laut Forschern lag der Schlüssel zur Fähigkeit des antiken römischen Betons, Jahrtausende zu überdauern, in vulkanischer Asche aus dem Gebiet von Pozzuoli an der Bucht von Neapel.

Laut Forschung können vulkanische Materialien, wenn sie als Zusatzstoffe verwendet werden, die Frost‑ und Auftau‑Beständigkeit von Zementpasten, Mörteln und Beton verbessern. Wenn wir uns ein praktisches Beispiel ansehen, nutzt ein indonesisches Unternehmen namens Rebricks vulkanische Asche und mischt sie mit Bergsteinen, Plastikabfällen und Zement, um einen Ziegel herzustellen, der keinen Sand wie herkömmliche Ziegel enthält.

Kohlenstoffabscheidung und -speicherung

(FCX )

Kohlenstoffabscheidung und -speicherung konzentriert sich auf die Reduzierung von Kohlendioxid-Emissionen. Dabei werden CO₂-Emissionen an ihrer Quelle erfasst, zu einem Speicherort transportiert und schließlich unterirdisch gespeichert, um ihre Freisetzung in die Atmosphäre zu verhindern und so den Klimawandel zu mildern. Anfang dieses Jahres untersuchten Wissenschaftler die extremsten, CO₂‑reichen Umgebungen der Erde, um vulkanale Mikroben mit Potenzial zur Revolutionierung der Kohlenstoffabscheidungstechnologie zu finden.

Die Forschung zur Nutzung von Basaltgesteinsformationen, die in vulkanischen Gebieten verbreitet sind, für die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung wird fortgesetzt. Neuere Studien deuten darauf hin, dass das Aufbringen von Basaldust auf Ackerflächen effektiv atmosphärisches Kohlendioxid in großem Maßstab binden könnte.

Interessanterweise hat eine frühere Studie dieses Jahres ergeben, dass ein erloschener Vulkan vor der Küste Portugals etwa 1,2‑8,6 Gigatonnen CO₂ speichern könnte, was etwa 24‑125 Jahren der industriellen Emissionen des Landes entspricht. Dieses Potenzial erkennt die Regierung, die Interesse zeigt und Ressourcen investiert. Zum Beispiel hat die britische Regierung schottischen Erdwissenschaftlern einen Zuschuss von 1 Million £ gewährt, um innovative Methoden zur Quantifizierung der CO₂‑Speicherung in vulkanischem Gestein zu entwickeln.

Weltraumforschung

Nicht nur werden Vulkane aus dem Weltraum überwacht, sondern vulkanische Landschaften auf der Erde werden genutzt, um Bedingungen auf anderen Planeten zu simulieren und zu studieren, was die Weltraumerforschung unterstützt, die jedoch mit eigenen Gefahren und Kosten verbunden ist.

Professoren der Idaho State University untersuchen Vulkane im östlichen Snake River Plain. Diese Vulkane haben laut den Forschern “den gleichen Lavatyp und Ausbruchsstil wie Vulkane auf dem Mond und Mars”, und sie erwarten, dass ihre Forschungsmethoden von Astronauten bei zukünftigen Missionen genutzt werden, um dieselben Veränderungsprozesse auf dem Mond und darüber hinaus zu studieren.

Anfang dieses Jahres entdeckten Wissenschaftler zudem einen Planeten namens LP 791‑18d, der wahrscheinlich von Vulkanen bedeckt ist und voraussichtlich Einblicke darüber geben wird, wie Vulkane im Laufe der Zeit planetare Umgebungen prägen.

Abschließende Gedanken

Vulkane sind Risse in der Erdkruste. Sie sind für ihre zerstörerische Kraft bekannt, da sie die Gefahr bergen, Menschen auszulöschen und Gesundheitsprobleme wie Infektionskrankheiten, Atemwegserkrankungen, Verbrennungen, Stürze und Unfälle zu verursachen. Wie wir jedoch gesehen haben, haben Vulkanausbrüche auch eine andere Seite.

Die vulkanische Aktivität bietet Vorteile wie fruchtbaren Boden, die Entstehung neuer Inseln, die Verfügbarkeit kostbarer Edelsteine, Mineralien und Baumaterialien, die Schaffung von heißen Quellen, die Produktion geothermischer Energie und die periodische Abkühlung des Planeten. Das bedeutet, dass Vulkane umfassend untersucht und ihre Kraft richtig genutzt werden müssen, da sie für die Menschheit äußerst vorteilhaft sein können. 

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