Die Toskana in Mittelitalien ist nicht nur ein beliebtes Urlaubsziel, sie ist auch für gute Geothermie-Bedingungen bekannt. Jetzt haben Geologen den Grund dafür entdeckt: Unter der Toskana liegt ein zuvor unerkanntes Reservoir glutflüssigen Gesteins. Die durch seismische Messungen aufgespürte Magmakammer umfasst rund 6000 Kubikkilometer Magma. Das ist ähnlich viel wie bei bekannten Supervulkanen wie dem Yellowstone-Vulkangebiet in den USA oder dem Taupo-Supervulkan in Neuseeland. Die riesige, in acht bis 15 Kilometer Tiefe liegende Magmakammer erklärt die große geothermische Hitze unter der Toskana. Rätselhaft ist allerdings noch, warum von diesem Supervulkan-Magmareservoir bisher keine große Eruption bekannt ist. Die Forschenden spekulieren, dass es an der speziellen Zusammensetzung des Magmas liegt.
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.
Geschwindigkeitsanomalien seismischer Wellen unter der Toskana. © Lupi et al./ Communications Earth & Environment, CC-by-nc-nd 4.0Gebremste 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.“
Magmavolumen entspricht Yellowstone und Co
Konkret zeigten die Messdaten: Unter der Toskana liegt eine riesige Magmakammer – ein unterirdisches Reservoir voll glutflüssigen Gesteins. „Unsere Resultate zeigen, dass das Kerngebiet unter Lardarello einen Anteil flüssiger Schmelze von mehr als 80 Prozent aufweist“, schreiben Lupi und seine Kollegen. „Im äußeren, stärker auskristallisierten Bereich liegt der Anteil der Schmelze noch bei rund 20 Prozent.“ Die Geologen schätzen, dass das aus zwei miteinander verbundenen Zonen bestehende Magmareservoir unter der Toskana insgesamt rund 6000 Kubikkilometer Magma enthält. „Das geschätzte Magmavolumen der Toskanischen Magmatischen Provinz hat damit die gleiche Größenordnung wie die einiger der größten eruptiven Systeme weltweit, darunter der Yellowstone-Supervulkan, das Long-Valley-Vulkangebiet und der Taupo-Supervulkan“, so die Forschenden. Auch der im Untergrund der Toskana gemessene Wärmefluss sei vergleichbar mit dem des Yellowstone-Vulkans. Einige geophysikalische Merkmale der Toskana-Magmazone wie die seismische Aktivität, Gasaustritte und Flüssigkeitsströme im Untergrund ähneln zudem dem aktiven Vulkangebiet der Campi Flegrei bei Neapel.
Das Merkwürdige jedoch: Anders als diese bekannten Supervulkane gibt es in der Toskana keinerlei Anzeichen für eine größere Eruption. „Der Grund, warum diese enorme Menge an schmelzflüssigem Magma dort nie zu einem Ausbruch führte, ist rätselhaft und strittig“, erklären Lupi und sein Team. Sie vermuten, dass die besondere geochemische Zusammensetzung des Magmas dafür eine Rolle spielte. Ihren Analysen zufolge muss die toskanische Gesteinsschmelze sehr zähflüssig und eher kühl sein. „Solche Magmen können sich in der oberen Kruste ansammeln und eine visköse Barriere bilden, die den weiteren Aufstieg von Schmelzen verhindert“, erklären sie. Dies würde erklären, warum es in der Toskana zwar Geothermie und heiße Flüssigkeiten im Untergrund gibt, aber weder eine Caldera noch Ablagerungen einer vergangenen Supervulkan-Eruption. Nach Einschätzung der Forschenden sorgt diese spezielle geologische Struktur dafür, dass auch in naher Zukunft kein Ausbruch dieses Magmareservoirs zu befürchten ist.
Quelle: Matteo Lupi (Universität Genf) et al., Communications Earth & Environment, doi: 10.1038/s43247-026-03334-0