Vulkanischer Tremor | MagmaWorld

Ein vulkanischer Tremor ist eine der verlässlichsten seismischen Warnsignale eines erwachenden Vulkans. Es handelt sich um eine kontinuierliche, niederfrequente Bodenvibration, die durch die Bewegung von Flüssigkeiten – Magma, unter Druck stehendes Gas oder hydrothermales Wasser – im Inneren eines Vulkans verursacht wird.

Im Gegensatz zu einem typischen tektonischen Erdbeben, das auf einem Seismogramm wie ein scharfes, kurzes „Knacken” aussieht (ein schnell ansteigendes und abklingendes Signal), sieht ein vulkanischer Tremor wie eine anhaltende, wellenförmige Linie aus – ähnlich der Schallwellensignatur eines dröhnenden Motors oder eines fließenden Stroms. Diese Eigenschaft – Kontinuität statt Impulshaftigkeit – ist sein definierende Merkmal.

Die Physik: Warum es vibriert

Das Leitungssystem eines Vulkans ist in seiner Physik einem Musikinstrument verblüffend ähnlich.

Resonanz in Fluidkanälen

Wenn Magma oder Gas durch enge Kanäle, Risse oder Kammern gedrückt wird, erzeugt die turbulente Strömung Druckschwankungen. Diese Schwankungen bringen die Wände der Kanäle – festes Gestein – dazu, in einer spezifischen Frequenz mitzuschwingen. Das Gestein wird zur „Orgelpfeife”, das Fluid zum „Atem”.

Die Frequenz des Tremors ist charakteristisch für die Geometrie und Eigenschaften des schwingenden Systems:

Niedrige Frequenzen (0,5–5 Hz): Typisch für tief liegenden Magmatransport in großen Kanälen.
Höhere Frequenzen (5–15 Hz): Typisch für Gasperkolation oder Bewegung in engen Systemen nahe der Oberfläche.

Harmonischer Tremor

Eine besonders bedeutsame Variante ist der harmonische Tremor. Hier überlagern sich mehrere ganzzahlige Vielfache einer Grundfrequenz (wie die Obertöne einer Orgelpfeife), was zu einem ungewöhnlich regelmäßigen, nahezu melodischen Seismogramm führt. Harmonischer Tremor gilt als einer der stärksten seismischen Indikatoren, dass sich Magma aktiv in Richtung Oberfläche bewegt. Er bedeutet: Das Leitungssystem ist offen, das Fluid fließt stetig, und ein Ausbruch könnte unmittelbar bevorstehen.

Unterscheidung von Signalen: Das Vokabular der Vulkanseismologie

Vulkanologen unterscheiden drei Hauptklassen seismischer Ereignisse, die in sehr unterschiedlichen Vulkanzuständen auftreten:

1. Vulkano-tektonische (VT) Erdbeben

Hochfrequente (> 5 Hz), scharfe Impulssignale. Entstehen, wenn Magma das umgebende Gestein zerreißt – es bricht buchstäblich neues Gestein auf, um sich einen Weg zu bahnen. Diese Signale sind impulsartig und haben klar definierte P- und S-Wellenphasen wie tektonische Erdbeben. Bedeutung: „Fels bricht – Magma dringt vor.”

2. Long-Period (LP) Ereignisse

Niederfrequente Signale (1–5 Hz) mit glatterem Wellenformcharakter. Entstehen durch plötzliche Druckänderungen in fluidgefüllten Hohlräumen oder Kanälen – wenn ein Gaskolben platzt, ein Riss sich schließt oder eine Blase im Magma kollabiert. Bedeutung: „Gas perkoliert oder drückt gegen Barrieren.”

3. Vulkanischer Tremor

Kontinuierliche, niederfrequente Vibration (typisch 1–5 Hz). Entstehen durch stetiges, kontinuierliches Fließen von Fluid durch Kanäle. Bedeutung: „Fluid fließt kontinuierlich – wahrscheinlich Magmaaufstieg oder intensive Gasbewegung.”

In der Praxis gehen Ausbrüche oft durch eine Sequenz aller drei Typen hindurch: Zunächst VT-Erdbeben (Gestein bricht), dann LP-Ereignisse (Gasdruck steigt), dann Tremor (Magma fließt) – und schließlich der Ausbruch.

Fallstudien: Tremor als Eruptionsindikator

Mount St. Helens (1980)

In den Wochen vor dem katastrophalen Ausbruch am 18. Mai 1980 wurden in zunehmender Häufigkeit harmonische Tremors registriert. Sie wurden so kontinuierlich und intensiv, dass sie auf den Seismogrammen eine fast ununterbrochene Energiefreisetzung bildeten. Dies warnte Wissenschaftler, dass die Magmakammer unter starkem Druck stand – ein wesentlicher Faktor bei der (teilweisen) Evakuierung des Gebiets.

Holuhraun (Island, 2014)

Im August und September 2014 wanderte Magma vom Bárðarbunga-Vulkan etwa 40–45 Kilometer lateral durch die Kruste, bevor es an der Holuhraun-Ebene ausbrach. Die gesamte unterirdische Wanderung war im seismischen Netzwerk Islands als Schwarm von Erdbeben und Tremors sichtbar – die Spitze des Magmagangs ließ sich Stunde für Stunde an ihrer seismischen Aktivität verfolgen. Dies ermöglichte eine präzise Vorhersage, wo und ungefähr wann der Ausbruch beginnen würde.

Kīlauea-Ausbruch (2018)

In den Wochen vor dem großen Ausbruch im Leilani Estates-Gebiet registrierten die dichten Seismometernetze des Hawaiian Volcano Observatory intensive Tremorsequenzen, die den Aufstieg und die seitliche Bewegung von Magma entlang der Ostrift-Zone begleiteten. Die Tremorsignale ermöglichten es, den Verlauf des sich ausbreitenden Magmagangs in nahezu Echtzeit zu verfolgen und rechtzeitige Evakuierungen anzuordnen.

Infraschall: Wenn der Boden zur Antenne wird

Vulkanischer Tremor beschränkt sich nicht auf den Untergrund. Die Bodenvibration koppelt sich an die Atmosphäre und erzeugt Infraschall – Druckwellen, die zu tief sind, als dass Menschen sie hören könnten (unter 20 Hz).

Eigenschaften: Infraschall wird kaum von der Atmosphäre absorbiert und kann sich über tausende von Kilometern ausbreiten. Die Ausbreitung hängt von atmosphärischen Schichtungen ab.
Erkennung: Spezialisierte Mikrofone (Infrasound Arrays) detektieren dieses stille Dröhnen kontinuierlich. Globale Netzwerke wie das IMS (International Monitoring System) des Atomteststopp-Vertrags nutzen Infraschall-Sensoren – primär zur Detektion von Kernwaffentests, erfassen aber auch Vulkaneruptionen und Meteoreinschläge.
Vulkanologischer Einsatz: Infraschall erlaubt eine passive Überwachung von schwer zugänglichen oder wolkenbedeckten Vulkanen aus großer Entfernung.

Tremor-Typen und Entstehungsursachen

Nicht jeder Tremor bedeutet dasselbe. Vulkanologen unterscheiden nach Entstehungsursache:

Magma-Tremor: Durch fließendes Magma in Kanälen. Oft harmonisch. Hohes Ausbruchsrisiko.
Gas-Tremor (Fumarolen-Tremor): Durch unter Druck stehende Gase in hydrothermalen Systemen. Weniger dramatisch, kann aber phreatatische Eruptionen ankündigen.
Schlot-Tremor: Entsteht direkt an einem aktiven Schlot durch den kontinuierlichen Auswurf von Material. Begleitet laufende Eruptionen.
Tektonisch induzierter Tremor: Fernes starkes Erdbeben kann vorübergehend Tremor in einem Vulkansystem auslösen – demonstriert, dass Vulkansysteme sensitiv auf weitreichende tektonische Störungen reagieren können.

Überwachungsinfrastruktur

Die Detektion und Interpretation von Tremor erfordert dichte seismische Netzwerke:

Breitband-Seismometer: Empfangen Frequenzen von 0,001 bis 10 Hz; notwendig, um den gesamten Tremor-Frequenzbereich zu erfassen.
Seismometer-Arrays: Mehrere Instrumente in geometrischen Anordnungen erlauben die Bestimmung der Transmissionsrichtung und -geschwindigkeit der Wellen.
Echtzeit-Datenübertragung: Moderne Netzwerke übertragen Daten in Echtzeit an Überwachungszentren, wo automatische Alarmsysteme Tremorphasen detektieren.
Kreuzkorrellation: Durch Vergleich der Signale verschiedener Stationen kann der Ursprungsort eines Tremors trianguliert werden.

In Island betreibt das Meteorological Office (IMO) ein Netz von über 50 Seismometern, das das gesamte Land abdeckt und in Echtzeit ausgewertet wird – wesentlich für die Frühwarnung in einem Land mit hoher Eruptionsfrequenz.

FAQ

Kann man einen Tremor mit den Ohren hören? Normalerweise nein – die Frequenz liegt im Infraschallbereich. In unmittelbarer Nähe eines aktiven Schlots kann die Bodenvibration manchmal als physisches Summen in den Füßen gespürt werden. Die begleitende Gasfreisetzung kann als tiefes Dröhnen oder Jet-ähnliches Geräusch hörbar sein.

Bedeutet jeder Tremor einen Ausbruch? Nicht zwingend. Manchmal bewegt sich Magma, verursacht Tremors und bleibt dann in der Kruste stecken (Intrusion), ohne die Oberfläche zu durchbrechen. Auch hydrothermale Aktivität kann Tremor verursachen, ohne unmittelbares Ausbruchsrisiko.