Beschreibung
Der Ausbruch von Surtsey 1963-1967 im Gebiet der Westmänner Inseln Islands, ist die Typlokalität für flachmarinen, die Wasseroberfläche durchdringenden basaltischen explosiven Vulkanismus. Diese Art von vulkanischer Aktivität, die z.B. auch Capelinhos (1957-1958) und Hunga Tonga- Hunga Ha’apai (2009, 2014-2015) zeigten wird als syrtseyanisch bezeichnet. Das ICDP-Projekt SUSTAIN eröffnet einzigartige Möglichkeiten die für die Entstehung der Insel verantwortlichen Prozesse der Eruption und Alteration, sowie die Entwicklung der Wechselwirkungen zwischen Magma und Wasser während der fortschreitenden und auftauchenden Eruption und der Entstehung eines Tuffkegels zu erforschen.
Der Fokus des dieses Antrags liegt auf den Prozessen der Blasenbildung, Fragmentation und Alterationsprozessen während des Ausbruchs von Surtsey im Speziellen sowie für surtseyanische Eruptionen im Allgemeinen und wählt einen strukturellen, petrophysikalischen sowie experimentellen Ansatz. Mittels struktureller und petrophysikalischer Charakterisierung einzelner frischer sowie alterierter Asche bis Bomben in Größe sollen Einsichten gewonnen werden in die Prozesse der Blasenentstehung, der Fragmentation und der Alteration. Proben von der Oberfläche sollen verglichen werden mit Proben aus der stratigraphischenSequenz des Bohrkerns von 1979 sowie von SUSTAIN, um (i) den Einfluß des Auftauchens über den Meerespiegel und der Veränderung des Magma-zu-Wasser Verhältnisses auf Blasenentstehung und Fragmentation zu untersuchen, und (ii) Veränderungen der petrophysikalischen Eigenschaften des alterierten Tuffs mit der Tiefe zu erforschen. Während Geländearbeit auf Surtsey und dem benachbarten Heimaey wird die Permeabilität oberflächlich zugänglicher Einheiten surtseyanischer Eruptionen kartiert mit besonderem Augenmerk auf unterschiedliche Verfestiungs- und Alterationsstufen. Laborexperimente zur thermischen Granulation erlauben die Bedingungen für thermische Bruchbildung während der Interaktion heißen basaltischen Glasses/Schmelze mit Wasser zu quantifizieren ebenso wie die Entstehungsdynamik des Wasserdampffilms auf der Probe. Hierzu werden die Versuche mit zwei Hochgeschwindigkeitskameras, Thermoelementen und AE (acoustic emission) Sensoren überwacht und Proben sowohl vor also auch nach den Versuchen mittels Röntgen-Mikrotomographie analysiert. Ein weiterer Fokus liegt auf den petrophysikalischen Änderungen wie Permeabilität, Festigkeit und Wellengeschwindigkeit während Verfestigung und alterationsbedingter Kompaktion basaltischer Asche und Lapilli in Interaktion mit Meerwasser bei unterschiedlichen Druck- und Temperaturbedingungen. Mit Experimenten in einem hydrothermalen Reaktor wird der Einfluß der Partikelgröße, thermischer Brüche und sich daraus ergebender Oberfläche auf die Dynamik von Verfestigung und Kompaktion untersucht. Die hier erzielten Ergebnisse werden mit Daten und Beobachtungen anderer Surtseyanischer Eruptionen verglichen und die Erkentnisse generalisiert.