Original paper
Zur gegenwärtigen Aktivität der Vulkanfelder in der Eifel
[On the Current Activity of the Eifel Volcanic Fields]
Ritter, Joachim R. R.; Brandt, Annika; Eickhoff, Dario; Koushesh, Konun
Schriftenreihe der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften Heft 101 (2025), p. 13 - 23
63 references
published: Apr 20, 2025
published online: Apr 25, 2025
ArtNo. ESP171910100005, Price: 19.00 €
Kurzfassung
Die quartären Vulkanfelder in der Ost- und Westeifel (East & West Eifel Volcanic Fields, kurz: EEVF & WEVF) befinden sich seit 13.000 Jahren (Laacher See Eruption) bzw. 11.000 Jahren (Ulmener Maar Eruption) in einem vulkanologisch schlafenden Zustand. Forschungsergebnisse der letzten 25 Jahre zeigen zunehmend, dass im Untergrund noch aktive magmatische Prozesse ablaufen. Dies wurde vor allem durch eine verstärkte interdisziplinäre Forschungstätigkeit und durch verbesserte Analysemethoden sowie neue Daten möglich. Die großräumigen Austritte magmatischer Gase in der Eifel und die Hebung des westlichen Rheinischen Schiefergebirges sind Indikatoren für tiefreichende geodynamische Prozesse, welche im Erdmantel ablaufen. Das Ergebnis des Eifel-Plume Experiments zeigt eine 400 km tiefreichende Anomalie verringerter seismischer Kompressions- und Scherwellengeschwindigkeiten, die mit erhöhter Temperatur und mindestens 1% Schmelze im oberen Erdmantel erklärt wird. Ein refraktionsseismisches Modell aus den 1980er Jahren enthält eine Schicht stark reduzierter seismischer Geschwindigkeit, die als magmatisches Underplating an der Krusten-Mantel-Grenze (Moho) interpretiert wird und ein großes Schmelzreservoir bildet. Eine Neuauswertung von reflexionsseismischen Daten zeigt starke Reflektoren mit teilweise negativem Impedanzkontrast in der Unterkruste bis zur Moho im WEVF. Dies wird als Fluidansammlung (Schmelze und/oder superkritisches CO2) interpretiert. Im EEVF werden seit 2013 episodisch tieffrequente Erdbeben beobachtet, deren Hypozentren einen magmatischen Fluidaufstieg in einem translithosphärischen Kanal abbilden. Mit einem neu erstellten Katalog der vulkanischen Ereignisse kann die zeitliche und räumliche Entwicklung in den Vulkanfeldern nachvollzogen werden. Für die jüngste Eruptionsepisode in der Westeifel, welche vor 65.000 Jahren begann, können statische Verteilungsfunktionen angepasst werden. Die Eruptionshistorie kann mathematisch gut repräsentiert werden und ermöglicht auch in die Zukunft zu blicken.
Abstract
The Quaternary East and West Eifel Volcanic Fields (EEVF, WEVF) are in a dormant state since the past 13.000 years (Laacher See eruption) and 11.000 years (Ulmener Maar eruption), respectively. Results from scientific studies over the past 25 years indicate that active magmatic processes are still going on in the subsurface. This knowledge was achieved by intensified interdisciplinary research efforts and improved analysis methods together with new data. The wide-spread occurrence of magmatic degassing in the Eifel and the uplift of the western Rhenish Massif are indications for deep-reaching geodynamic processes which are ongoing in the Earth’s mantle. The outcome of the Eifel Plume Experiment is a deep-reaching anomaly of reduced seismic compressional- and shear-wave velocities which can be explained with increased temperature and 1% partial melt in the upper mantle. A seismic refraction model from the 1980s contains a layer with strongly reduced seismic velocity. This layer can be interpreted as magmatic underplating at the crust-mantle boundary (Moho) and it forms a large reservoir with melts. A recent reinterpretation of seismic reflection data revealed strong reflectors with partly negative impedance contrasts in the lower crust and down to the Moho in the WEVF. This is interpreted as accumulation of fluids such as melt or supercritical CO2. In the EEVF low-frequency earthquakes are episodically observed since 2013. The distribution of their hypocenters image a rise of magmatic fluids inside a translithospheric channel. The space and time history of the volcanic events can be reconstructed with a new catalogue of the eruptions in the Eifel. For the youngest eruption episode in the WEVF covering ca. 65.000 years, statistical distribution functions can be determined. These well fit the time history of the volcanic events in a mathematical sense and allow a peek into the future.
Keywords
Eifel • Vulkanismus • Magmatismus • Geophysik • Seismologie • Eifel • volcanism • magmatism • geophysics • seismology