Ob Yellowstone in den USA, die Campi Flegrei bei Neapel oder der Toba in Indonesien: Supervulkane wie diese sind die Giganten unter den vulkanischen Phänomenen unseres Planeten. Ihre Magmakammern fassen tausende Kubikkilometer glutflüssigen Gesteins, ihre Eruptionen reißen gewaltige Krater – Calderen – in den Untergrund und können ganze Kontinente mit Asche und anderen vulkanischen Ablagerungen überziehen. Von ihrer Präsenz zeugen neben der bis zu hundert Kilometer großen Caldera meist nur Gasaustritte, Geysire und Bodenverformungen – einen „Feuerberg“ wie bei normalen Vulkanen gibt es nicht. Wenn jedoch eine Caldera und typische Eruptionsspuren fehlen, kann es schwierig sein, solche Supervulkane zu identifizieren – vor allem, wenn sie schon seit langem nicht mehr ausgebrochen sind.
Gebremste Wellen unter der Toskana
Genau dies ist in der Toskana der Fall, wie ein Team um Matteo Lupi von der Universität Genf entdeckt hat. In dieser Region im Westen Mittelitaliens liegt zwar die sogenannte Toskanische Magmatische Provinz (TMP), von ihr waren aber bislang weder größere Eruptionen bekannt noch Magmakammern oder aktive Vulkane. Einzig einige kleinere Fundorte von vulkanischen Ablagerungen und Gesteinen lieferten Hinweise, außerdem eine besonders große Hitze im Untergrund. „Wir wissen schon länger, dass diese Region geothermisch aktiv ist“, erklärt Lupi. Im toskanischen Larderello versorgt diese unterirdische Hitze eines der ältesten Geothermie-Kraftwerke der Welt. Doch trotz dieser Hinweise konnten Bohrungen und seismologische Messungen bisher kein Magma in der Erdkruste unter der Toskana nachweisen – auch, weil es an ausreichend präzisen und dichten seismischen Messtationen fehlte.
Deshalb haben Lupi und sein Team zur Untersuchung der „Unterwelt“ der Toskana im Jahr 2020 ein Netzwerk von 60 Breitband-Seismometern in dieser Region installiert. Die Sensoren registrierten nicht nur Erdbeben, sondern auch schwächere Erschütterungen durch natürliche Prozesse wie Meereswellen, Wind oder menschliche Aktivitäten. Mithilfe dieser Hintergrundvibrationen und speziellen Analysen konnten die Forschenden die Laufzeiten seismischer Wellen in der oberen und mittleren Erdkruste unter der Toskana erstmals genauer kartieren. Tatsächlich zeigten die Auswertungen eine Auffälligkeit: In etwa acht bis 15 Kilometer Tiefe waren die seismischen Wellen deutlich verlangsamt. „Die Wellengeschwindigkeit war in rund zehn Kilometer Tiefe um rund 1,25 Kilometer pro Sekunde verringert – das entspricht einer Verlangsamung um 40 Prozent „, berichten die Geologen. „Ein so geringes Tempo geht gängiger Annahme nach auf das Vorhandensein von Magma oder partiellen Schmelzen zurück.“
