Die Geschichte der Erforschung des

Vulkans Oldoinyo Lengai, Tansania

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Dipl.-Geol. Frank Möckel

Dezember 2005


Frank Möckel

Oberhasslauer Strasse 15  

08112 Wilkau-Hasslau

Germany 

CARBONATITES - Karbonatitforschung & Karbonatitarchiv

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1. Einleitung

 

Der Vulkan Oldoinyo Lengai (2,75° S, 35,90 ° E) befindet sich im Ostafrikanischen Grabenbruchsystem (Eastern Rift Valley oder Gregory Rift Valley) im Norden von Tansania. Innerhalb des Ostafrikanischen Grabenbruches liegt der Vulkan Oldoinyo Lengai auf der Grabensohle unmittelbar neben dem westlichen Steilabbruch (Rift Fault Escarpment). Etwa 15 Kilometer nördliche des Oldoinyo Lengai beginnt der Natronsee (Lake Natron). In der Nachbarschaft des Oldoinyo Lengai sind weitere Vulkane, wie der Kerimasi zu finden. Mit einer Gipfelhöhe von über 2960 m überragt der Oldoinyo Lengai sein Umland ca. 2000 m. Der Vulkan ist kegelförmig gebaut und besitzt eine durchschnittliche Flankenneigung von ca. 33 ° . Der Gipfelbereich wird durch zwei nebeneinander liegende Krater gebildet. Während der Nordkrater vulkanische Aktivität zeigt, ist der Südkrater inaktiv. Aufgebaut wird der Stratovulkan durch nephelinitische, phonolithische und karbonatitische Pyroklastite und Laven. Der Oldoinyo Lengai ist der weltweit einzige momentan tätige Vulkan, der karbonatitisches Material eruptiert. Damit hat der Vulkan Oldoinyo Lengai eine überragende Bedeutung im Rahmen der Karbonatit-forschung. Seit über 50 Jahren werden Karbonatite als wichtige Lagerstätten für die High-Tech-Metalle wie Niob, Thantal, die Seltene-Erden Metalle (Lanthanide), Zirkonium, Titan usw., aber auch wegen der mineralischen Rohstoffe Apatit, Fluorit u.ä. weltweit gesucht, genutzt und intensiv erforscht. Im Mittelpunkt der Karbonatitforschung steht die Untersuchung der Prozesse die zur Genese der verschiedenen Karbonatite führen können. Die am Vulkan Oldoinyo Lengai geförderten peralkalinen Natrocarbonatite spielen bei der Karbonatitforschung eine ganz besondere Rolle.

 

Die Erforschung des Oldoinyo Lengai begann am Ende des 19. Jahrhunderts durch deutsche Geographen und Forschungsreisende während der Kolonialzeit. Nach der deutschen Kolonialherrschaft betätigten sich besonders britische Forscher im Gebiet um den Oldoinyo Lengai. Waren diese vorangegangenen Untersuchungen vor allem mit geographischen und kartographischen, seltener mit geologisch-vulkanologischen Aufgabenstellungen verbunden, so begann eine zunehmend systematische vulkanologische und petrographische Erkundung des Vulkans Oldoinyo Lengai ab 1960 durch J.B. Dawson. Mit den beiden erfolgreichen Expeditionen (Krafft-Keller-Expedition, Dawson-Expedition) im Juni bzw. November 1988 zum Oldoinyo Lengai waren gezielte wissenschaftliche Forschungsarbeiten verbunden. Seit dieser Zeit laufen ununterbrochen Beobachtungs- und Forschungsvorhaben. 

 

Folgende Abbildungen zeigen die Position des Vulkans Oldoinyo Lengai:

 

 

Die geologisch-tektonische Karte mit dem ostafrikanischen Grabenbruchsystem zeigt die Position des Vulkans Oldoinyo Lengai.

 

 

 1  2  3

 

3)  Der Vulkan Oldoinyo Lengai mit dem aktiven Nordkrater und dem inaktiven Südkrater. Im Umfeld des Oldoinyo Lengai befinden sich mehrere kleine Tuffkegel und Explosionskrater. Links die Steilwand des Grabenbruches  (Google Earth 2005)    2) Das Umfeld des Oldoinyo Lengai mit dem erloschenen Vulkan Kerimasi  (Google Earth 2005)   1) Die Lage des Oldoinyo Lengai im südlichen Abschnitt des Gregory-Rifts  (Google Earth 2005)

 

 

Übersichtskarte der Umgebung des Oldoinyo Lengai

 

 

2. Forschungsarbeiten während der deutschen Kolonialzeit

 

Das Gebiet des heutigen Tansanias gehörte im Zeitraum von 1885 bis 1918 zur Kolonie Deutsch-Ostafrika. Schon einige Jahre vor Beginn der Kolonialzeit waren deutsche Forschungsreisende unterwegs zur geographischen Erkundung und Landesvermessung sowie kartographischen Aufnahme. Als erster Europäer sah G.A. Fischer 1883 den Oldoinyo Lengai. In seinem 1885 erschienenen „Bericht über die im Auftrage der Geographischen Gesellschaft in Hamburg unternommene Reise in das Massai-Land 1882-1883“ wird auch  erstmals über vulkanische Aktivität des Oldoinyo Lengai geschrieben. Im Jahr 1894 versuchte der Biologe O. Neumann (in Wichmann 1894 „Geographischer Monatsbericht [Afrika]) den Oldoinyo Lengai zu besteigen. Eine petrographische Bearbeitung der von G.A. Fischer mitge-brachten Gesteinsproben erfolgte durch O. Mugge („Untersuchungen der von G.A. Fischer gesammelten Gesteine des Massailand“, 1886). In Baumann, B. „Durch Massailand zur Nilquelle“ von 1894 sind weitere petrographische Gesteinsuntersuchungen dokumentiert (hier das Kapitel: Lenk, H. „Über Gesteine aus Deutschostafrika“ 1894). M. Schöller berichtet 1901 in „Mitteilungen über meine Reise nach Äquatorial-Ostafrika und Uganda 1896-1897“ u.a. über Dampftätigkeit des Oldoinyo Lengai und sammelte verschiedene Gesteinsproben. Dieses Probenmaterial wurde von E. Künzli untersucht und 1901 beschrieben („Die petrographische Ausbeute der Schöllerschen Expedition in Äquatorial-Ostafrika, Massailand“). Im September 1904 gelang es F. Jaeger erstmalig den Gipfel des Oldoinyo Lengai zu erreichen und sehr bemerkenswerte Fotographien vom Krater zu machen.

 

Zu jener Zeit war der Krater vollständig mit Natrocarbonatit-Lava (das vulkanische Material wurde zu jener Zeit noch nicht als Karbonatit erkannt, allerdings zeigten erste chemische Analysen, dass es sich vorwiegend um Natriumkarbonat, also Soda handelt) aufgefüllt und es waren mehrere spitzkegelförmige Hornitos vorhanden. Somit kann die Situation im Krater durchaus mit den aktuellen Verhältnissen von heute verglichen werden. F. Jaeger (in C. Uhlig, 1905) beschreibt den Oldoinyo Lengai zu dieser Zeit als einen Vulkan in einem ruhigen Solfatarenzustand. Nach heutiger Auffassung war der Oldoinyo Lengai zur Zeit des Besuches von F. Jaeger in einer kurzen Ruhephase innerhalb langjähriger interkraterer Effusivtätigkeit. Im Jahre 1905 veröffentlicht C. Uhlig den „Bericht über die Expedition der Otto Winter-Stiftung nach den Umgebungen des Meru“. Nachfolgend erschien im Jahr 1907 von C. Uhlig die Dokumentation „ Der sogenannte Grosse Ostafrikanische Graben zwischen Magad (Natron See) und Llawa ya Mueri (Manyara See)“. Von besonderer Bedeutung ist die von C. Uhlig im Jahr 1909 herausgegebene „Karte der Ostafrikanischen Bruchstufe von 1°40´bis 4°00´ südliche Breite“, Maßstab 1 : 150.000, 2 Blätter, da sie u.a. den Oldoinyo Lengai erstmals sehr präzise kartographisch darstellt. Weitere vorwiegend zusammenfassende Darstellungen zum Oldoinyo Lengai erschienen 1906 in H. Simmer „Der aktive Vulkanismus auf dem afrikanischen Festlande und den afrikanischen Inseln, 1909 in H. Meyer „Das deutsche Kolonialreich“ und 1913 in W. Koert  „Ergebnisse der neueren geologischen Forschung in den Deutsch-Ostafrikanischen Schutzgebieten“. F. Jaeger verfasste 1911 „Das Hochland der Riesenkrater und der umliegenden Hochländer Deutsch Ostafrika - Teil 1“ und 1913 „Das Hochland der Riesenkrater  und der umliegenden Hochländer Deutsch Ostafrika - Teil 2“. Hier wurden einige Beobachtungen von F. Jaeger auch bezüglich des Vulkans Oldoinyo Lengai niedergeschrieben.

Nach der ersten erfolgreichen Besteigung des Oldoinyo Lengai im September 1904 (Uhlig, Jaeger, Gunzert) gelang im August 1910 die zweite Besteigung durch C. Uhlig und F.Th. Müller. Der Krater hatte sich weiter mit Natrocarbonatit-Lava aufgefüllt und die drei Hornitos waren teilweise stark angewachsen.

 

 

 

 

Der Krater des Oldoinyo Lengai im August 1910  (aus: Uhlig,C. und Jaeger,F. von 1942)

 

 

 

 

Der Ausschnitt aus der Karte „Die Ostafrikanische Bruchstufe von 1°40´ bis 4°00´ südlicher Breite“ von C. Uhlig zeigt die topographischen Verhältnisse im Gebiet der Vulkane Oldoinyo Lengai und Kerimasi.

 

Der hervorragende deutsche Vulkanologe Hans Reck bringt 1914 in seiner Schrift „Oldoinyo L’Engai, ein tätiger Vulkan im Gebiete der Deutsch-Ostafrikanischen Bruchstufe“ (Branca-Festschrift, Leipzig, S.373-409) die erste umfangreiche und gesamtheitliche Darstellung des Wissens jener Zeit über diesen Vulkan heraus. Dabei nutzt er Kenntnisse aus vorhandener Literatur, aber vor allem die Erfahrungen seiner Expedition zum Oldoinyo Lengai im Jahre 1913 (dritte Besteigung des Oldoinyo Lengai). Das Werk beinhaltet die Beschreibung der geographischen Position des Berges, die bisherige Geschichte seiner Erforschung, geomorphologische Studien, den Reisebericht der Besteigung des Oldoinyo Lengai und die detaillierte Darstellung der Verhältnisse in der Gipfelregion mit dem Krater. Beigefügte Fotographien vervollständigen diesen sehr hochwertigen Bericht über den Oldoinyo Lengai. Inbesondere bei der Beschreibung des Nordkrater wird heute deutlich, dass dieser vollständig mit Natrocarbonatit-Lava aufgefüllt ist und sehr große Hornitos (zum Beispiel die sogenannte „Teufelsnadel“) hier vorhanden sind. Seit dem Besuch von F. Jaeger im Jahr 1904 erfolgte weiter die allmähliche Auffüllung des Nordkraters mit natrocarbonatitischer Lava und die Bildung von zahlreichen Hornitos. In der Zeitschrift für Vulkanologie (1924/1925) veröffentlicht H. Reck unter dem Titel „L’Engai Bilder“ eine Reihe von fotographischen Aufnahmen vom Oldoinyo Lengai aus dem Jahr 1913. Im Jahr 1923 wurde von H. Reck in der Zeitschrift für Vulkanologie der große explosive Asche-ausbruch des Oldoinyo Lengai („Über den Ausbruch des Oldoinyo Lengai in Deutschostafrika im Jahre 1917“) von 1917 beschrieben. Mit diesem sehr heftigen Explosivausbruch endete die jahrelange ruhige interkratere Effusivtätigkeit von Natrocarbonatit-Lava und es folgte nun eine langandauernde Ruhephase mit gelegentlichen kleinen bis mittelstarken Ascheausbrüchen. Durch diese explosiven Gipfelausbrüche wurde ein sehr großer und tiefer Krater ausgesprengt, welcher das Bild der Gipfelregion des Oldoinyo Lengai die folgenden Jahre bestimmte.

 

 

        

 

 Krater des Oldoinyo Lengai im Jahr 1913 (Reck)

 

   

 

Vergleich der Situation im Krater des Oldoinyo Lengai im Jahr 1904 (links) und im Jahr 1910 (rechts)

 

    

Hornitos im Krater des Oldoinyo Lengai im Jahr 1910

 

 

 

Die „Teufelsnadel“ im Jahr 1910

 

Die vierte Besteigung des Oldoinyo Lengai fand im Jahr 1915 durch G. Schulze statt. Die Ergebnisse dieser Expedition sind niedergeschrieben in Reck, H. und Schulze, G. (1921) „Ein Beitrag zur Kenntnis des Baues und der jüngsten Veränderungen des L` Engai Vulkans im nördlichen Deutsch- Ostafrika“, Band 6 der Zeitschrift für Vulkanologie. Ausführlich wird der im Jahr 1915 vorgefundene völlig mit „Soda-Strömen“ gefüllte Nordkrater und das veränderte Aussehen des Kraters sowie des gesamten Vulkans nach dem gewaltigen Explosivausbruch von 1917 beschrieben.

Mit der Veröffentlichung von Uhlig, C. und Jaeger, F. „Die ostafrikanische Bruchstufe und die angrenzenden Gebiete zwischen den Seen Magad und Lawa ja Mweri sowie dem Westfuß des Meru“ (Wissenschaftliche Veröffentlichung des Deutschen Institutes für Länderkunde, Neue Folge 10) von 1942 wurden nach vielen Jahren die Ergebnisse der Expeditionen von 1904 (Uhlig, C., Jaeger, F. und Gunzert,Th.) und 1910 (Uhlig,C. und Müller,F.Th.) ausführlich dargelegt.

In seinem Buch „Kilimandjaro Flug“ (1930) zeigt Walter Mittelholzer Fotos des Oldoinyo Lengai im Januar 1930, welche er vom Flugzeug aus gemacht hatte. Deutlich zu erkennen der weite und tiefe Nordkrater nach den Explosivausbrüchen von 1917 und 1926.

 

 

   

 

Der Oldoinyo Lengai im Januar 1930  (Mittelholzer 1930)

 

 

3. Forschungsarbeiten während der britischen Mandatschaft

 

Nach dem 1.Weltkrieg wurde Grossbritannien die Mandatschaft für das heutige Fest-landgebiet von Tansania,  dem Territorium Tanganyika  zugewiesen. C.W. Hobley widmet sich in der Abhandlung „A volcanic eruption in East Africa“ (von 1918) den gewaltigen Explosivausbruch des Jahres 1917. J.J. Richard beschreibt in seinem Beitrag  „Oldoinyo Lengai – The 1940-41 eruption. Volcanological observations in East Africa“ aus dem Jahre 1942 die explosive Tätigkeit des Vulkans und die damit verbundenen Veränderungen der Kraterform. Der Tanganyika Geological Survey koordinierte die geologische Erforschung des Landes Tanganyika. Für das Gebiet um den Oldoinyo Lengai haben die Arbeiten von N.J. Guest „The geology and petrology of the Engaruk – Oldoinyo Lengai – Lake Natron area of northern Tanganyika Territory“ von 1953 und „The volcanic activity of Oldoinyo Lengai, 1954“ von 1956 große Bedeutung. Die Erforschung des Oldoinyo Lengai ist bis in die Gegenwart mit einem Namen untrennbar verbunden: J.Barry Dawson. Es war im Jahr 1960 als J.B. Dawson in den Krater des Oldoinyo Lengai hinab stieg und überwältigende interkratere Lavaeffusionen beobachtete.

 

 

 Luftbildaufnahme von Februar 1958 mit beginnenden

Lava-Effusionen  (Air Survey Division, Tanganyika)

 

 

 Luftbildaufnahme des Nordkraters mit Lavaströmen

 im März 1960  (B.E. Pearce-Fleming)

 

Er sah das Ausfließen von Pahoehoe-Lava und Aa-Lava auf dem Kraterboden, sowie schwache Lava- und Schlackenwurftätigkeit aus vulkanischen Schloten. J.B. Dawson verdanken wir die ersten eindrucksvollen Fotos dieser einzigartigen Vulkantätigkeit. Dawson beschreibt erstmalig in der Zeitschrift Nature von 1962 („Sodium carbonate lavas from Oldoinyo Lengai, Tanganyika“) die Natrocarbonatit-Lava des Oldoinyo Lengai. Erste Analysen der Lava zeigten, dass sie im wesentlichen aus komplexen Natrium- ,Kalzium- und Kaliumkarbonaten besteht. In der Zeitschriftenreihe „Bulletin Volcanologique“ wurde 1962 sein bedeutender Aufsatz „The geology of Oldoinyo Lengai“ veröffentlich, welcher den damaligen Kenntnisstand der Erforschung dieses Vulkans darlegte. Darin enthalten sind wesentliche Darlegungen zur Entwicklung und zum Aufbau des Vulkanberges. Der Oldoinyo Lengai baut sich auf aus gelben ijolithischen Tuffen und Agglomeraten, grauen Tuffen und Agglomeraten, schwarzen Tuffen und Agglomeraten, nephelinitischen Extrusionen, phonolithischen Extrusionen und natrocarbonatitischen Laven und Aschen. In den pyroklastischen Ablagerungen (Produkte explosiver Vulkanausbrüche) finden sich zahlreiche Auswürflinge aus dem Untergrund des Vulkans. Solche Xenolithe (Fenite, Karbonatite, Urtite, Ijolithe, Melteigite, Jacupirangite, Wollastonit-Ijolithe, Wollastonitite und Biotit-Pyroxenite) repräsentieren das subvulkanisch-plutonische Niveau des unter dem Oldoinyo Lengai existierenden Ultrabasit-Alkaligesteins-Karbonatit-Komplexes.    Eine geologisch-vulkanologische Karte des Oldoinyo Lengai liegt dem Aufsatz bei und zahlreiche Abbildungen und Fotos.

 

               

                                                                                      

Links: Natrocarbonatit-Lavaströme im Oktober 1960  (J.B. Dawson)

Rechts: Im Vordergrund Pahoehoe-Lava und dahinter ein frischer

Aa-Lavastrom im Oktober 1960  (J.B. Dawson)

 

 

 

Den starken Explosivausbruch des Oldoinyo Lengai von 1966 beschreibt J.B. Dawson in dem Beitrag „Activity of the carbonatite volcano Oldoinyo Lengai, 1966“ (Geologische Rundschau, 1968). Hier wird nicht nur auf vulkanologische Beobachtungen eingegangen, sondern auch magmatologische und petrologische Überlegungen angestellt.

 

         

 

 

Die explosive Tätigkeit des Oldoinyo Lengai von 1966 (G. Davies und J.B. Dawson)

 

4. Russische Forschungstätigkeiten

 

Nach der Entlassung in die Unabhängigkeit von Grossbritannien und der Gründung der Republik Tansania, welche sich zu einem sozialistischen Staat entwickeln sollte, kamen auch russische Geologen zur wissenschaftlichen Unterstützung in das Land. Von besonderem Interesse war die Klärung des Zusammenhanges von Tektonik und Vulkanismus bei der Riftbildung und die dadurch ableitbaren minerogenetischen-metallogenetischen Konse-quenzen. In diesem Zusammenhang ist der Beitrag „East African Rift Development“ von N.A. Logatchev, V.V. Beloussov und E.E. Milankovsky in der Zeitschrift Tectonophysics von 1972 hervorzuheben. In der Reihe Geochimija von 1973 erschien der Artikel „Geochimija karbonatitov riftovych zon vostočnoj Afriki“ von V.I. Gerasimovskij, der damit eine zusammenfassende Darstellung bezüglich der Geochemie der ostafrikanischen Karbonatite lieferte. Während einer Expedition in den Norden von Tansania erlebte eine Gruppe russischer Geowissenschaftler den explosiven Ausbruch des Oldoinyo Lengai von Juli bis September 1967. A.V. Goriatschev berichtet über die Beobachtungen dieses Ausbruches in dem Beitrag “Isverschenie Oldoinio Lengai“ in der Zeitschrift Priroda von 1968.

 

 

 

 

Starke explosive Tätigkeit des Oldoinyo Lengai am 09. Juli 1967  (A.V. Goriatschev)

 

 

Bericht von (A.V. Goriatschev)

 

 

5. Die Maurice Krafft-Expedition im Jahr 1977

 

Erstmals versuchte Maurice Krafft im Jahr 1977 den Oldoinyo Lengai zu besteigen und den Krater zu erreichen. Doch der beschwerliche Aufstieg zum Gipfel des Vulkans scheiterte. Trotzdem sind Maurice Krafft eindrucksvolle Fotoaufnahmen des damals inaktiven Kraters vom Flugzeug aus gelungen. Das Foto zeigt den weiten und tiefen Nordkrater als Folge der Explosivausbrüche von 1966 und 1967.

 

 

 

 

Der Nordkrater des Oldoinyo Lengai im Jahr 1977  (M. Krafft) 

 

6. Die Krafft-Keller-Expedition im Juni 1988

 

Mit der erfolgreichen Expedition von Maurice Krafft und Jörg Keller im Juni 1988 beginnt die neuzeitliche Erforschung des Oldoinyo Lengai. Durch Satellitenaufnahmen hatte Maurice Krafft Aktivität im Nordkrater des Vulkans erkannt und rüstete unverzügliche eine umfangreiche Expedition aus. Die Teilnehmer dieser Expedition erlebten die Effusion von Natrocarbonatit-Lava (Pahoehoe-Lava und Aa-Lava) aus Hornitos. Besonders beein-druckend war eine sehr intensive Lavaseetätigkeit. Es wurden zahlreiche Gesteinsproben für laboranalytische Bestimmungen genommen. Umfangreiche petrographische, mineralogische und geochemische Untersuchungen wurden an dem beprobten Material durchgeführt. Austretende Fumarolengase-Gase waren vorherrschend Kohlendioxid.   Realisierte Temperaturmessungen an der ausfließenden schmelzflüssigen Natrocarbonatit-Lava ergaben 491 bis 544 ° C. Die Ergebnisse dieser Expedition sind niedergeschrieben in Keller,J. & Krafft M. (1990) „Effusive natrocarbonatite activity of Oldoinyo Lengai, June 1988“ und Krafft, M. & Keller,J. (1989) Temperature measurements in carbonatite lava lakes and flows, Oldoinyo Lengai, Tanzania“.

 

     

 

 

 

Intensive Lavaseetätigkeit im Juni 1988 (M. Krafft 1988),  Gesamtansicht des Nordkraters  (J. Keller 1988)

 

 

 

 

Celia Nyamweru springt über einen schmalen Natrocarbonatit-Lavastrom  (J. Keller) 

 

Celia Nyamweru liefert seit etwa zwanzig Jahren regelmäßig Informationen über den Oldoinyo Lengai für die wissenschaftlichen Institute. Von C. Nyamweru gibt es eine Vielzahl von Veröffentlichungen zum Thema Oldoinyo Lengai.

 

Bemerkungen:

Die Natrocarbonatite des Oldoinyo Lengai setzen sich zusammen aus den komplexen Alkalikarbonaten Nyerereit (Na 0.82  K 0.19) 2 (Ca, Sr, Ba) 0.975 (CO 3) 2 und Gregoryit Na 1.74 K 0.1 (Ca, Sr, Ba) 0.16 CO 3 . Der Komplex  (CO 3) 2-  kann durch (SO 4) 2- , (PO 4) 3- , F und Cl ersetzt werden. Weiterhin sind am Aufbau der Natrocarbonatite in geringen Anteilen die Mineralphasen Sylvin, Fluorit, Fe-Alabandin, Apatit und Witherit sowie Sellait beteiligt. In den Natrocarbonatiten können weiterhin die akzessorischen Minerale Melilith, Nephelin, Wollastonit und Monticellit vorkommen.

 

Dünnschliff-Foto von Natrocarbonatit mit  den gesteinsbildenden Alkalikarbonaten Nyerereit und Gregoryit in einer feinkristallinen Matrix

 

Link zur Bestimmung der Proben

 

Parameter

Einheit

Analysenergebnisse

SiO2

Masse%

0,16

TiO2

Masse%

0,02

Al2O3

Masse%

0,05

Fe2O3

Masse%

0,28

CaO

Masse%

14,02

MgO

Masse%

0,38

MnO

Masse%

0,38

SrO

Masse%

1,42

BaO

Masse%

1,66

Na2O

Masse%

32,22

K2O

Masse%

8,38

P2O5

Masse%

0,85

CO2

Masse%

31,55

Cl

Masse%

3,40

F

Masse%

2,50

SO3

Masse%

3,72

H2O+

Masse%

0,56

 

Rechts: Analyse der Natrocarbonatit-Lava von Juni 1988  (J. Keller)

 

 

 

Maurice Krafft beim Filmen der Natrocarbonatit-Lava (K. Krafft 1988)

 

7. Die Dawson-Expedition im November 1988

 

Angeregt durch die bemerkenswerten Ergebnisse der Krafft-Keller-Expedition organisierte J.B. Dawson im November 1988 eine Expedition zum Oldoinyo Lengai. Auch diese Expedition konnte die effusive Tätigkeit mit ausfließender Natrocarbonatit-Lava studieren. Neben petrographischen und geochemischen Untersuchungen wurde erstmals die Viskosität an der Natrocarbonatit-Lava insito bestimmt. Temperaturmessungen an der Natrocarbonatit-Lava ergaben maximal 593 °C. Die Resultate dieser Expedition sind fixiert in Dawson,J.B.; Pinkerton,H; Norton,G.E. & Pyle,D. (1990) „Physicochemical properties of alkali carbonatite lavas: data from the 1988 eruption of Oldoinyo Lengai, Tanzania“.

 

 

J.B. Dawson und sein Vulkan Oldoinyo Lengai

 

Veränderungen

 

     

Rose 1968,   Peterson 1980,  Trott 1984

 

 

               

Pyle 1993

 

 

B. Edmaier 1999

 

8. Aktuelle internationale Forschung am Oldoinyo Lengai

 

a.) Vulkanologie

Als weltweit einziger aktiver Karbonatit-Vulkan stellt der Oldoinyo Lengai für Geologen, Vulkanologen, Mineralogen, Petrologen und Geochemiker ein hochinteressantes Studienobjekt dar. Es ergibt sich damit die einzigartige Möglichkeit die vulkanische Tätigkeit an einem Nephelinit-Carbonatit-Vulkan direkt zu studiert. Mittlerweile sind sehr viele Veröffentlichungen zum Thema Oldoinyo Lengai erschienen. Besonders hervorzuheben ist das Buch „Carbonatite Volcanism - Oldoinyo Lengai and the Petrogenesis of Natrocarbonatites“ von Bell, K & Keller,J. (Herausgeber, 1995). Der Oldoinyo Lengai ist in historischer Zeit durch zwei typische Aktivitätsformen charakterisiert. Einerseits kommt es zu mehrjährigen ruhigen Lava-Effusionen im Krater. Derartige Lava-Effusionen füllen den Krater allmählich auf (Berechnungen ergaben für den aktuellen Effusions-zyklus, der seit 1983 andauert, ca. 9,9 Millionen Kubikmeter geförderte Natrocarbonatit-Lava – F. Möckel, 2005). Andererseits wird diese effusive Dauertätigkeit durch plötzliche sehr intensive Explosivausbrüche unterbrochen. Diese spontanen Asche-Ausbrüche sprengen den Krater tief und weit auf. Häufig folgt solchen Explosivausbrüchen eine Phase der Inaktivität bzw. geringe Fumarolen- und Solfatarentätigkeit.  Die Aktivität des Oldoinyo Lengai von ca. 1880 (erste gesicherte Informationen durch europäische Forschungsreisende) bis heute kann in übersichtlicher Diagrammform dargestellt werden:

 

     

 

Prof. Jörg Keller auf dem Oldoinyo Lengai, Autor J.Klaudius

  

 

 

Das Abschätzen des Gefahrenpotentials des Oldoinyo Lengai hinsichtlich zukünftiger Explosivausbrüche und die Auswirkungen solcher Ascheausbrüche auf die Bevölkerung und die Umwelt sind vorrangige Aufgaben momentaner und zukünftiger Forschungsvorhaben.

Im Rahmen der Freiburger Karbonatitforschung erarbeitet momentan Jurgis Klaudius eine Dissertation mit dem Titel „Struktur und vulkanologische Entwicklung des Oldoinyo Lengai, Tanzania“. Auf Grundlage von Tephra-Ablagerungen vergangener Explosivausbrüche des Oldoinyo Lengai soll das Langzeitverhalten dieses Vulkans untersucht und das zukünftige Ausbruchsverhalten prognostiziert werden. Dabei ist grundsätzlich zu klären, welche Prozesse verantwortlich sind für den abrupten Wechsel von ruhiger Effusivtätigkeit mit dem Ausfließen von Natrocarbonatit-Lava und den plötzlichen Explosivausbrüchen mit massiven Ascheauswürfen. Eine Möglichkeit dieses Phänomen zu erklären, wäre der Kontakt von Magma mit Grundwasser, was phreatomagmatische Explosionen auslösen würde. Jedoch wird dieses Szenario als nicht sehr wahrscheinlich angesehen. Wesentlich plausibler ist die explosive Freisetzung von Kohlendioxoid aus dem Natrocarbonatit-Magma infolge plötzlicher Druckentlastung in der Magmakammer. Weiterhin ist es sehr wahrscheinlich, dass bei bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen eine Trennung von silikatischer und karbonatischer Schmelze in der Magmakammer stattfindet und große Gasmengen (Fluida) dabei mit frei werden, welche gewaltige Explosionen auslösen könnten. Die bei den explosiven Ascheausbrüchen ausgeworfenen komplexen Lapilli silikatischer und karbonatischer Zusammensetzung sprechen für diese Annahme entsprechend der Ergebnisse von Dawson, J.B.; Smith, J.V.; Steel, I.M. (1992) „1966 ash eruption of the carbonatite volcano Oldoinyo Lengai: mineralogy of lapilli and mixing of silicate and carbonate magmas“ und von Dawson, J.B.; Pinkerton, H.; Pyle, D.M.; Nyamweru, C. (1994) „June 1993 eruption of Oldoinyo Lengai, Tanzania: exceptionally viscous and large carbonatite flows and evidence for co-existing silicate and carbonate magmas“.

 

Die Untersuchung der im Krater des Oldoinyo Lengai austretenden magmatischen Gase sind für das Verständnis der vulkanischen Erscheinungen bedeutungsvoll. Mehrfache Beprobungen der Vulkangase zeigten, dass Kohlendioxid vorherrscht. Diese Tatsache ist plausibel im Zusammenhang mit der Förderung von karbonatitischen Laven.

  

  

 

Freiburger Wissenschaftler (D. Wiedenmann und A.N. Zaitsev) entnehmen Gasproben. J. Durieux beprobt die austretenden Vulkangase.

 

b.) Petrologie und Petrogenese

Der Oldoinyo Lengai ist ein aktiver Karbonatitvulkan, welcher gegenwärtig natrocarbonatitische Laven und Pyroklastite eruptiert. Vergesellschaftet mit den Natrocarbonatiten sind nephelinitische und phonolithische Laven und Pyroklastite. Der Oldoinyo Lengai bietet die einmalige Gelegenheit den Karbonatitbildungsprozess an einem aktiven Vulkan zu studieren. In den letzten Jahrzehnten sind zahlreiche Publikationen bezüglicher der petrologischen und petrogenetischen Forschung zur Karbonatitbildung veröffentlicht worden. Bereits 1966 erschien das Standardwerk „Carbonatites“ von O.F. Tuttle und J. Gittins u.a. mit dem Beitrag “Oldoinyo Lengai – an active volcano with sodium carbonatite lava flows“ von J.B. Dawson. An dieser Stelle, weil wesentlich für die petrologische und petrogenetische Forschung, soll noch einmal das Werk „Carbonatite Volcanism – Oldoinyo Lengai and the Petrogenesis of Natrocarbonatites“, IAVCEI – Proceedings in Volcanology 4 (Vulkanologen-Tagung 1990 in Mainz) von 1995 genannt werden. Hier sind die wesentlichen Fortschritte zur Mineralogie, Petrologie, Geochemie, Isotopengeochemie und Petrogenese der Natrocarbonatite und der mit ihnen vergesellschafteten Alkali-Nepheliniten und Phonolithen enthalten. Der Karbonatitbildungsprozess ist mit ultrabasischen und alkalischen Mantelmagmen in Verbindung mit metasomatischen Prozessen und manteltypischen Fluida eng verbunden. Die im oberen Erdmantel gemeinsam entstandene silikatisch-karbonatischen Schmelze unterliegt durch Druckentlastung und Temperaturabfall beim Aufstieg des Magmas starken Veränderungen der physikochemischen Eigenschaften, welche unter relativ niedrigen Drücken und Temperaturen zur Nichtmischbarkeit und Trennung von silikatischem und karbonatitischem Magma führen. Bei dem Prozess der Schmelzentrennung werden hochreaktive hyperalkalische Fluida freigesetzt, die das Nebengestein der Karbonatit-Intrusionen fenitisieren und typische Alkalimetasomatite (Fenite) bilden. Weitere Fortschritte der Karbonatitforschung sind in dem Buch „Carbonatites – Genesis and Evolution“ von K. Bell (1989) dargestellt. Hervorzuheben ist hier der Artikel „Sodium carbonatite extrusions from Oldoinyo Lengai, Tanzania: Implications for carbonatite complex genesis“ von J.B. Dawson. Im Jahr 1998 erschien in der wissenschaftlichen Zeitschrift „Journal of Petrologie“ der Band „Carbonatites – into the twenty-first century“ mit zahlreichen Beiträgen zur aktuellen Karbonatitforschung. Besonders interessant ist das Schema zur Genese der Natrocarbonatite und assozierte Vulkanite des Oldoinyo Lengai nach J.B. Dawson.

 

1    2    3

 

1) Petrogenetisches Schema nach J.B. Dawson (1998),    2) Petrogenetisches Schema nach B.A. Kjarsgaard (1995), 3) Petrogenetisches Schema nach C.M. Petibon, B.A. Kjarsgaard, G.A. Jenner und S.E. Jackson (1998)

 

Dazu eine weiterführende Literatur:

 

Peterson,T.D.: (1990) „Petrology and genesis of natrocarbonatites“ , Contrib. Mineral. Petrol. 10

 

 

Einige spezielle Arbeiten zu den silikatischen Vulkaniten sollen an dieser Stelle noch genannt werden:

Donaldson,C.H., Dawson, J.B., Kanaris-Sotiriou,R., Batchelor,R.A. und Walsh,H.J.: (1987) „The silicate lavas of Oldoinyo Lengai, Tanzania“ , Neues Jahrbuch Mineralogie, Abh. 156

 

Peterson,T.D.: (1989) „Peralkaline Nephelinites I. Comparative petrology of Shombole and Oldoinyo Lengai, East Africa” , Contrib. Mineral. Petrol. 101

 

Peterson,T.D.: (1989) „Peralkaline Nephelinites II. Low pressure fractionation and the hypersodic lavas of Oldoinyo Lengai” , Contrib. Mineral. Petrol. 102

 

Wiedenmann,D.: (2003) „Petrologische und vulkanologische Stellung von Biotit-Olivin- Pyroxen-Melilith-Tuffen am Oldoinyo Lengai, Tanzania“ , unveröffentlichte Diplomarbeit, Universität Freiburg, Institut für Mineralogie, Petrologie und Geochemie

 

9. Der Oldoinyo Lengai im Internet

 

Durch die Möglichkeiten des Internets lassen sich relativ unkompliziert weltweit Informationen verbreiten und austauschen. Bezügliche des Vulkans Oldoinyo Lengai existieren folgende wichtige web-sites:

 

Universität Freiburg, Institut für Mineralogie, Petrologie und Geochemie

Freiburger Karbonatitforschung: Prof. Jörg Keller und Jurgis Klaudius

http://www.minpet.uni-freiburg.de

 

International Association of Volcanology and Chemistry of the Earth`s Interior (IAVCEI)

http://www.iavcei.org

 

Celia Nyamweru

http://it.stlawu.edu/~cnya

 

Smithsonian Institution, Bulletin of Global Volcanism Network

http://www.volcano.si.edu

 

Vulkanexpeditionen International von Christoph Weber

http://www.vulkanexpeditionen.de

 

Thorsten Böckel

http://www.tboeckel.de

 

Fred Belton

http://www.mtsu.edu/~fbelton/lengai.html

  

Daniela Szczepanski

http://www.vulkanarchiv.de

 

Marc Szeglat & Daniela Szezepanski

http://www.vulkane.net

 

Tom Pfeiffer

http://www.decadevolcano.net

 

Fotos der Vulkanologen Katia und Maurice Krafft

http://www.imagesdevolcans.fr

 

Oliver Stebler

http://www.geoimage.ch

 

Jeff Brown

http://www.volcanoimage.com

 

Christof Hug Fleck

http://www.vulkane.net/reportagen/lengai/1988.html

 

Vielfach werden auf diesen web-sites sehr wertvolle Informationen zur aktuellen vulkanischen Aktivität gegeben und erstaunlich gute Fotos sowie kleine Videoclips gezeigt.

 

10. Reisen zum Oldoinyo Lengai

 

Für Geowissenschaftler und an vulkanischer Tätigkeit Interessierte gilt der Oldoinyo Lengai als ein besonderer Vulkan. Neben den bereits erwähnten großen internationalen wissenschaft-lichen Expeditionen besuchen ihn auch zunehmend Privatpersonen. Auf dem Gebiet der Organisation und Durchführung von Reisen zu Vulkanen hat sich Christoph Weber mit seiner erfolgreichen Agentur Vulkan-expeditionen International (V.E.I.) einen sehr guten Namen gemacht. Daher wurde er schon öfters als Organisator spezieller Forschungsreisen von Wissenschaftler- und Filmteams gewählt.   Christoph Weber gilt als ein exzellenter und erfahrener Führer am Oldoinyo Lengai. Auf seiner homepage finden sich auch stets die neuesten Berichte und Bilder über diesen Vulkan. Weiterhin hat er sich spezialisiert für Wissenschaftler frische Lavaproben vom Oldoinyo Lengai mitzubringen.  Dadurch ermöglicht er den Geowissenschaftlern eine regelmäßige laboranalytische Untersuchung der Förderprodukte dieses Vulkans. Insgesamt wird dadurch der wissenschaftliche Kenntnisstand über den Vulkan Oldoinyo Lengai ganz wesentlich verbessert.

                                                                                                                                              

               

 

        

 

Der mit Natrocarbonatit-Lava gefüllte Nordkrater des Oldoinyo Lengai im Jahr 2003

 

 

 

Lavawurftätigkeit an einem Hornito bei Nacht im Jahr 2003 (M. Rietze)

 

1 3

 

4 5 6

Gesamtansicht und Aktivität am T58 B Hornito im Jahr 2004 (4/6 M. Rietze;  1/2/ 3/ 5 T. Boeckel)

 

         

Frederick Belton ist ein weiterer bedeutungsvoller Führer am Vulkan Oldoinyo Lengai. Mehrfach hat er bereits Expeditionen zu diesem Vulkan geleitet. Auch er hat durch seine intensiven Beobachtungen sehr zur Verbesserung des Kenntnisstandes hinsichtlich der vulkanischen Erscheinungsformen des Oldoinyo Lengai beigetragen.

 

 

 

Eine Reise zum Oldoinyo Lengai bedeutet auch in der heutigen Zeit noch ein wahres Abenteuer. Sicher wird ein Aufenthalt im Krater des Oldoinyo Lengai für jeden Vulkanfreund ein unvergessliches und interessantes Erlebnis.

 

Zusätzliche Artikel (pdf)

 

      Lengai caves            Leica Reporter       Digital terrain model

 

Goriatschev

 


Die Veröffentlichung dieses Werkes ist in Zusammenarbeit mit dem Web-Site Team ,From Etna to Stromboli' entstanden.

Nach Auskunft des Verfassers Frank Möckel sind jegliche urheberrechtliche Ansprüche geklärt. Sollten dennoch Fragen entstehen, wenden Sie sich bitte an die folgende E-Mail Adresse.

fracture-frank@t-online.de

Verantwortlich für den Inhalt ist der Verfasser, dem hiermit ein großer Dank für diese großartige Arbeit gilt !


Der Autor bedankt sich bei Thorsten Böckel für die erfolgreiche Einbeziehung und Veröffentlichung des Beitrages über die Geschichte der Erforschung des Vulkans Oldoinyo Lengai im Rahmen seiner Internetaktivitäten. Damit wird erstmalig ein zusammenfassender Überblick bezüglich der über 100 Jahre andauernden Untersuchungen an diesem einmaligen Vulkan gegeben. Herzlich bedanken möchte ich mich bei dem Deutschen Bibliothekenverbund für die Unterstützung bei der Literaturrecherche. Besonderer Dank gilt meinem Kollegen Bodo Raßmann, welcher mich bei der digitalen Erfassung der historischen Bilddokumente hilfreich unterstützte.

 


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