Ausbruch des Samalas 1257

Der Ausbruch des Samalas 1257 war eine sehr große Vulkaneruption des neben dem Rinjani gelegenen Schichtvulkans Samalas auf der indonesischen Insel Lombok.

Der Ausbruch zählt zu den gewaltigsten phreatomagmatischen Explosionen der letzten 7000 Jahre und hatte weitreichende Auswirkungen auf das Weltklima. Durch die Eruption wurde etwa zehnmal mehr Schwefel freigesetzt als beim Ausbruch des indonesischen Vulkans Krakatau 1883.Pinatubo - Eine der stärksten Eruptionen des 20. Jahrhunderts Scinexx, aufgerufen am 31. Oktober 2021

Einführung mini|300px|Der vom Ausbruch erzeugte Kratersee Segara Anak Der Ausbruch erreichte die Stärke 7 auf dem Vulkanexplosivitätsindex (VEI) und hinterließ einen riesigen Kratersee, die Segara Anak. Er war einer der stärksten Ausbrüche des gesamten Holozäns mit dem größten vulkanischen Schwefeleintrag der letzten 2000 Jahre. Seine Existenz konnte anhand von Eisbohrkernen erschlossen werden, welche im Jahr 1259 ein Maximum in der Sulfatkonzentration erkennen lassen. Im Jahr 2013 wurden schließlich auch geschichtliche Aufzeichnungen entdeckt, die auf die Katastrophe hinweisen.

Der Ausbruch war in vier Stadien erfolgt, deren jeweilige Aschensäulen immer in die Stratosphäre reichten und mittels pyroklastischer Ströme große Teile von Lombok unter sich begruben und unter anderem die Stadt Pamatan auslöschten. Der Aschenregen erreichte sogar Java. Das Gesamtvolumen der ausgestoßenen Tephra betrug 33 bis 40 Kubikkilometer Dense-rock equivalent (DRE). Spätere vulkanische Episoden erschufen innerhalb der Caldera weitere Vulkanzentren, unter anderem den heute noch aktiven Barujari-Kegel.

Das Ausbruchsgeschehen wurde von Menschen auf den Nachbarinseln beobachtet, die ihr Wissen auf Palmblattmanuskripten festhielten. Die vom Vulkan in die Atmosphäre geschleuderten Aerosole reduzierten die Sonneneinstrahlung weltweit und verursachten einen vulkanischen Winter, der mehrere Jahre anhielt.

Geologie mini|300px|Die Vulkane Indonesiens. Der Sundabogen zieht von Sumatra über Java bis nach Timor. Die Vulkane Samalas und Rinjani liegen im östlichen Sundabogen. Sie sitzen einer Subduktionszone auf, an der die Australische Platte unter die Eurasische Platte mit einer Geschwindigkeit von 7 Zentimeter/Jahr in Nordrichtung abtaucht. Ihre Magmen sind wahrscheinlich aus Peridotiten des unterhalb von Lombok befindlichen Mantelkeils hervorgegangen. Benachbarte Vulkane sind der Gunung Agung, der Gunung Batur und der Bratan auf Bali weiter westwärts. Anhand von Rekonstruktionen wird angenommen, dass der Samalas eine Höhe von 4200 ± 100 Meter erreichte und somit einen Riesenvulkan darstellte.

Allgemeine Geologie Die allgemeinen geologischen Verhältnisse auf Lombok wurden 1994 von Mangga und Kollegen kartiert. Die ältesten geologischen Ablagerungen stammen aus dem späten Oligozän und frühen Miozän und bilden die Pengulung-Formation. Diese wird von der Kawangan-Formation des mittleren Miozäns überlagert. Beide Formationen wurden im mittleren Miozän von Daziten und Basalten durchsetzt und teils kontaktmetamorph verändert. Darüber folgt dann die Ekas-Formation aus dem späten Miozän. Die drei Formationen stehen im Süden von Lombok an und bilden dort eine Hügellandschaft. Über diese älteren Formationen legt sich sodann die Lombok Volcanic Group mit der Kali-Palung-Formation, die ihrerseits schließlich diskordant von Vulkaniten des Quartärs abgedeckt wird, welche sehr wahrscheinlich von den Vulkanen Pusuk, Nangi und Samalas/Rinjani gefördert wurden. Am jüngsten sind alluviale Sedimente des Küstenbereichs.

Die vulkanischen Aktivitäten am Vulkankomplex Samalas/Rinjani lassen sich in fünf Stadien unterteilen: Prä-Stratovulkanstadium Stratovulkanstadium Stadium geringer Tätigkeit Syn-Calderastadium Post-Calderastadium Während des Prä-Stratovulkanstadiums vor 12.000 Jahren BP wuchs der Samalas-Vulkan noch vor Beginn des Holozäns heran; er ist auch als Alter Rinjani bekannt.

Der Rinjani ist jünger und bildete sich zwischen 11.980 ± 40 und 5990 ± 50 Jahren BP während des Stratovulkanstadiums in der Ostflanke des Samalas. Das Stadium geringer Tätigkeit liegt bei 2.550 ± 50 Jahren BP. Der letzte Ausbruch am Rinjani erzeugte den Rinjani-Bims mit einem Volumen von 0,3 Kubikkilometer DRE. Ausbrüche des Rinjani sind bekannt für 11.980 ± 40, 11.940 ± 40, und 6250 ± 40 Jahre BP. Ein zwischen 5990 ± 50 und 2550 ± 50 Jahre BP gelegener großer Ausbruch am Rinjani lagerte 0,1 Kubikkilometer DRE an „Propok-Bims“ ab.

Während des Syn-Calderastadiums erfolgte der Ausbruch von 1257, der den Samalas-Vulkan vollständig zerstörte und eine Ost-West-orientierte, 8,5 × 6 Kilometer messende Einsturzcaldera, die 800 Meter tiefe Segara Anak, zurückließ. In ihr erfolgten während des späteren Post-Calderastadiums untergeordnete Eruptionen, die kleine Vulkankegel wie z. B. den Segara Munac (an der Westflanke des Rinjani), Rombogan, Anak Barujari und Barujari aufbauten. Der Großteil der vulkanischen Aktivitäten konzentrierte sich hierbei auf den Barujari, der in den Jahren 1884, 1904, 1906, 1909, 1915, 1966, 1994, 2004 und 2009 ausbrach. Der Rombogan war 1944 tätig. Hierbei handelte es sich vorwiegend um explosive Eruptionen und Aschenströme. Der letzte Ausbruch am Barujari ereignete sich im Dezember 2015.

Geochemie Die geförderten Gesteinsmassen der Samalas-Eruption sind von ihrer chemischen Zusammensetzung her vorwiegend dazitischer Natur. Ihr SiO2-Gehalt schwankt zwischen 62 und 63 Gewichtsprozent. Bei den jüngeren Ablagerungen am Barujari handelt es sich um weitaus weniger differenzierte, porphyrische, basaltische Andesite mit einem wesentlich geringeren SiO2-Gehalt von 53 bis 55 Gewichtsprozent.

Die Vulkanite im Sunda-Banda-Bogen sind generell typische Inselbogenvulkanite von überwiegend kalkalkalischem bis Hoch-K-kalkalkalischem Chemismus und führen Basalte, Andesite und Dazite. Neben diesen Gesteinen der kalkalkalischen Hauptreihe konnten J. D. Foden aber noch eine separat sich entwickelnde Seitenlinie bestehend aus Ankaramiten und Basalten mit hohem Aluminiumgehalt erkennen.

Die Erdkruste unterhalb des Samalas-Vulkans ist rund 20 Kilometer mächtig und die Wadati-Benioff-Zone liegt in etwa 164 Kilometer Tiefe.

Geochemisch können die Vulkanite des Samalas-Komplexes in zwei Gruppen eingeteilt werden: Vulkanite des Stratovulkan- und Post-Calderastadiums Vulkanite des Stadiums geringer Aktivität und des Calderastadiums. Die Vulkanite des Stratovulkanstadiums sind basaltische Andesite mit einem SiO2-Gehalt, der sich zwischen 44,8 und 63,7 Gewichtsprozent bewegt. Die Vulkanite des Post-Calderastadiums sind Olivin-Pyroxen-Andesite mit einem SiO2-Gehalt um 55 Gewichtsprozent. Das dazitische Magma des Stadiums geringer Aktivität und der eigentlichen Caldera-Explosion konnte laut Nakagawa und Kollegen (2015) nicht durch alleinige fraktionierte Kristallisation aus einem basaltischen Ausgangsmagma hervorgegangen sein, sondern musste zusätzlich krustales Aufschmelzen und/oder AFC-Prozesse (Assimilation/fraktionierte Kristallisation) erfahren haben.

Ausbruch mini|300px|Topographie von Lombok; die Caldera Segara Anak des Samalas befindet sich im zentralen Nordteil der Insel. Der Ausbruch fand wahrscheinlich im September des Jahres 1257 statt. Wie die Ablagerungen zu erkennen geben, begann er mit einer phreatischen Initialphase, die drei Zentimeter Asche über 400 Quadratkilometer im nordwestlichen Lombok verteilte. Die darauffolgende erste magmatische Phase förderte acht Zentimeter an gesteinsreicher Bimsasche im östlichen Lombok und auf Bali.

Anschließend wurden in mehreren Phasen Lapilli und Aschen abgeregnet und die ersten pyroklastischen Ströme entstanden. Sie waren hauptsächlich auf die Täler der Westflanke beschränkt und erodierten hier Furchen in zuvor gelieferte Aschen. Einige pyroklastische Ströme überquerten sogar das Bali-Meer und erreichten die Gili-Inseln. Diese Phase dürfte phreatomagmatisch gewesen sein, da die Ablagerungen Spuren von Wassereinwirkung aufweisen.

Es folgten drei Bimsregen, die zum Teil eine maximale Ausbreitung erfuhren. Sie weisen selbst auf Sumbawa im Osten noch eine Mächtigkeit von sieben Zentimetern auf.

Den Bimsen folgten weitere pyroklastische Ströme, ausgelöst wahrscheinlich durch den Zusammensturz der Ausbruchssäule und das Aufbrechen der Caldera. Die Ströme erreichten ein Gesamtvolumen von 29 Kubikkilometer mit Mächtigkeiten bis zu 35 Meter selbst noch in einer Entfernung von 25 Kilometern vom Ausbruchsherd. Bei ihrem Eintritt ins Meer im Norden und Osten von Lombok kam es zu Dampfexplosionen unter Bildung von Bimskegeln am Strand, gleichzeitig entstanden sekundäre pyroklastische Ströme.

Das Ausbruchsgeschehen kann somit in vier Phasen untergliedert werden: Phreatische und erste magmatische Phase P 1 – stabile plinianische Eruptionssäule bis 40 Kilometer Höhe Phreatomagmatische Phase mit turbulenten pyroklastischen Strömen P 2 – bedeutende Wasserzufuhr Plinianische Phase P 3 – instabile Eruptionssäule, bis 43 Kilometer Höhe Pyroklastische Ströme P 4 – niedrige Lavafontänen, Calderaeinsturz und Zusammenbruch der Eruptionssäule

Die Phasen P 3 und P 4 dürften insgesamt nicht länger als zwölf bis 15 Stunden gedauert haben.

Die während des Ausbruchs produzierte Tephra ging selbst noch auf Java nieder; sie wird hier unter die Muntilan Tephra eingeordnet. Ihre Mächtigkeit im Logung-See betrug noch drei Zentimeter. Auf dem Agung in Bali wurden zwölf bis 17 Zentimeter Tephra abgelagert. Der größte Teil hatte sich vom Samalas aus in westliche bis südwestliche Richtung verbreitet. Selbst am Merapi in 660 Kilometer Entfernung wurde noch Samalas-Tephra gefunden, was einen Rückschluss auf ihr Gesamtvolumen von 32 bis 39 Kubikkilometer ermöglicht. Für die erste Phase wird ein Ausbreitungsgebiet von 7500 Quadratkilometer angenommen, für die dritte Phase jedoch 110.500 Quadratkilometer, was eine gewaltige plinianische bis ultraplinianische Eruption impliziert.

Die Ausbruchssäule dürfte während der Phase P 1 eine Höhe von 39 bis 40 Kilometer erreicht haben mit geschätzten Windgeschwindigkeiten von zehn Meter/Sekunde und eine Rekordhöhe von 38 bis 43 Kilometer während der Phase P 3. Die Höhe war jedenfalls ausreichend, um SO2 einer Photolyse zu unterziehen und das Schwefel-Isotopenverhältnis zu beeinflussen.

Für den Ausbruch des Samalas liegen je nach Autor und verwendeter Methode verschiedene Volumenschätzungen vor. Vidal und Kollegen (2015) ermittelten einen Minimalwert von 8,3 Kubikkilometer DRE für die ersten drei Phasen zusammengenommen und 25 Kubikkilometer DRE allein für die Phase P 4. Insgesamt dürften somit mindestens 33 Kubikkilometer Gestein ausgeworfen worden sein. Die Ausbruchstemperatur lag bei zirka 1000 °C. Die chemische Zusammensetzung des Auswurfmaterials ist trachydazitisch und führt die Minerale Amphibol, Apatit, Klinopyroxen, Eisensulfid, Orthopyroxen, Plagioklas und Titanomagnetit. Das Magma war durch Fraktionierung aus einer basaltischen Vorgängerschmelze entstanden.

Der Ausbruch mit einem Vulkanexplosivitätsindex von sieben war nach dem Ausbruch des Tambora im Jahr 1815 einer der stärksten im Holozän und war gewaltiger als der Ausbruch des Krakatau im Jahr 1883. In etwa vergleichbare Eruptionen sind der Kurilensee im 7. Jahrtausend v. Chr., der Mount Mazama im 6. Jahrtausend v. Chr., der Tierra Bianca Joven am Ilopango-See im 6. Jahrtausend v. Chr. und die Minoische Eruption im 2. Jahrtausend v. Chr. Feinkörnige, cremefarbene Bimshorizonte des Samalas bilden auf Bali wertvolle tephrochronologische Korrelationshorizonte. Samalas-Tephra wurde in Eisbohrkernen selbst noch in einer Entfernung von 13.500 Kilometer nachgewiesen.