Mofetten

1. Was sind Mofetten?
2. Fumarolen, Solfatare & Mofetten
3. Warum entgast CO2 aus einer Magmakammer?
4. Mofetten-Tätigkeit und Vulkanismus
5. Sind Mofetten an sich gefährlich?
6. Mofetten und das Klima
7. Mofetten auf Ischia
8. Quellen

1. Was sind Mofetten?
Bei Mofetten handelt es sich um Austrittsstellen von Gasförmigem CO2, welches aus einer Magmakammer ausgast. Das Gas gelangt über sehr feine Kanäle im Gestein, aus der Magmakammer an die Oberfläche. Das austretende Gas an Mofetten ist zudem meist kühl.

2. Fumarolen, Solfatare & Mofetten
Fumarolen, Solfatare und Mofetten werden nach der Art des Gases unterschieden, welches durch sie austritt. Häufig treten sie aber auch als Mischformen auf.
Als Fumarole wird Austrittspunkt von heißem Wasserdampf bezeichnet, welcher größtenteils aus hydrothermalen Quellen stammt. Der Wasserdampf kann auch aus der Magmakammer selbst stammen, allerdings spielt dieser Anteil meist nur eine stark untergeordnete Rolle. Ein Grund für diese untergeordnete Rolle ist, dass die Löslichkeit von Wasser in einer Schmelze sehr viel langsamer abnimmt, als die Löslichkeit von CO2 und Schwefelverbindungen. Das heißt bei Änderungen in der Magmakammer beginnt zuerst CO2 vermehrt auszugasen, dann die Schwefelverbindungen und erst dann die Wasserphase.
Austritte von Schwefelverbindungen (SO2, H2S) werden als Solfatare bezeichnet. Solfatare können gut im Gelände erkannt werden, da sich gelbliche bis weiße Schwefelablagerungen bilden. Außerdem hat das SO2 einen unangenehm stechenden Geruch und H2S stinkt förmlich nach faulen Eiern.
In diesem Text soll es aber vor allem um die Exhalation von CO2 gehen. Einen Austrittspunkt von CO2 nennt man Mofette. In einer reinen Mofette (also keine Mischung mit einer Fumarole oder einem Solfatar) ist das Gas meist kühl, da es erstens nicht mit heißem Wasserdampf gemischt ist und da es zweitens vor dem Austritt unter starkem Druck steht. Bei der plötzlichen Druckminderung verliert das Gas schlagartig an Temperatur. Dieses Phänomen ist auch im Alltag häufig zu beobachten. Zum Beispiel bei Sprüh-Dosen oder Feuerzeugen. Das zugrunde liegende Prinzip wird als adiabatische Entspannung des Gases bezeichnet.

3. Wie entgast CO2 aus einer Magmakammer?
Wie das CO2 einer Mofette aus der Magmakammer entgast, lässt sich vereinfacht im Selbstversuch nachstellen. Beim Trinken von bevorzugt kaltem Mineralwasser in großen Mengen, gelangt dieses in den Magen. Dort wird es erstens erwärmt und zweitens ändert sich durch die Magensäure sein PH-Wert, es wird also saurer. Beides führt dazu, dass das Wasser nicht mehr so viel Gas lösen kann wie zuvor. Dadurch geht ein Teil der gelösten Kohlensäure in die Gasphase über, es entsteht also gasförmiges CO2 in dem Magen. Dieses freie Gas benötigt mehr Platz, als zuvor in der Lösung. Es wird sich daher einen Weg nach draußen suchen. Wenn die Testperson nun rülpsen muss, hat der Versuch geklappt und sie war für einen kurzen Moment eine „menschliche Mofette“.
Damit CO2 aus der Magmakammer entgasen kann muss sich dort also etwas ändern. Vielleicht wird es wärmer, vielleicht wird das Magma saurer, also silikatischer, oder die Zusammensetzung des Magmas ändert sich anderweitig durch Mischungs- oder Differentiations-Prozesse.

4. Mofettentätigkeit und Vulkanismus
In älterer Literatur galten Mofetten grundsätzlich als Merkmal eines alternden und erlöschenden Vulkansystems. In der jüngeren Literatur werden Mofetten aber auch immer öfter als Zeichen erwachender Vulkane interpretiert. Da CO2 schlecht in Magmen löslich ist, gast es als erstes Gas aus diesen aus. Ein Anstieg der CO2-Entgasungen kann somit ein erstes Indiz für Änderungen in der Magmakammer sein.
An vielen Vulkanen, wie z.B. dem Ätna, füllen sich bodennahe Magmenkammern vor einer Eruption mit CO2, was zu einer erhöhten Ausgasung von eben diesem führt. Diese erhöhte Ausgasung kann an diesen Vulkanen also zur Frühwarnung genutzt werden. Somit erscheinen regelmäßige Messungen an den Mofetten eines Vulkansystems als sinnvoll. Alleine können diese Daten für die meisten Vulkansysteme natürlich nicht zur Frühwarnung verwendet werden, in Verbindung mit anderen Faktoren könnten sie aber wertvolle Hinweise darstellen.

5. Sind Mofetten an sich gefährlich?
Das Gas CO2 wird als gefährlicher Arbeitsstoff mit einem sehr schwachen Wirkungspotenzial der Kategorie IV eingestuft. Im Vergleich zu anderen Gasen ist seine Toxizität also eher gering, es wirkt erst toxisch, wenn sich seine Konzentration in der Luft um Werte im Prozentbereich ändert. CO2 ist aber ein „luftverdrängendes Gas“ und ein wenig schwerer, als die „Normalluft“. Das heißt, an topographisch tiefer gelegenen Stellen (Tal, Mulde, Keller, Höhle) und unter bestimmten klimatischen Verhältnissen (Windstille), kann sich CO2 lokal stark anreichern. Konzentrationen von über 10 % können für Sauerstoff-atmende Lebewesen dann auch schnell tödlich werden. Einerseits wird der Sauerstoff aus der Lunge verdrängt, andererseits wird das Blut angesäuert. Dieser Prozess kann unbemerkt ablaufen und zur Ohnmacht und anschließendem Erstickungstod führen.
Unter bestimmten topographischen und klimatischen Gegebenheiten, können Mofetten also sogar lebensbedrohlich sein. Nämlich unter der Voraussetzung, dass sich das CO2 in der Luft um mehrere Prozentpunkte anreichern kann, anstatt sich rasch in der Atmosphäre zu verteilen. Bei der Erforschung von Mofetten ist also immer darauf zu achten, dass man sich nicht unüberlegt in Mulden, Höhlen, oder windstille Bereiche begibt!

6. Mofetten und das Klima
CO2 ist ein klimatisch wirksames Gas und zu großem Maße mit verantwortlich für den natürlichen Treibhauseffekt auf der Erde. In der Erdgeschichte hat die geogene Freisetzung des Gases stark das Klima beeinflusst. Aktuell ist die geogene Freisetzung aber auf keinem besonders hohen oder besonders niedrigen Niveau. Das heißt, dass Mofetten höchst wahrscheinlich nicht an der Verstärkung des Treibhauseffektes in den letzten Jahrzehnten beteiligt sind.
Mofetten haben also keinen verstärkten Einfluss auf den aktuellen globalen Klimawandel. In lokal begrenzten Bereichen können sie allerdings für ein besonderes Mikroklima, mit stark erhöhten CO2-Werten, sorgen. Diese Bereiche können folglich zur Erforschung der Folgen einer erhöhten CO2-Konzentration in der Atmosphäre herangezogen werden, was sie also durchaus auch für Klimaforscher interessant macht.

7. Mofetten auf Ischia
Auf Ischia sind zwei Mofetten hervorzuheben. Eine an Land, die andere unter Wasser.
Die Mofette an Land befindet sich im inneren des Rotaro-Kraters (40.739688° N, 13.924761° O) auf einer Höhe von ungefähr 225 m ü. NN. Hier befinden sich rechts des Krater-Rundweges kleine Löcher im Hang. Bei Außentemperaturen über 20 °C kann man deutlich einen kühlen Luftzug spüren, welcher aus diesen Löchern entweicht.
Die Mofette im Wasser befindet sich in der Cartaromana-Bucht. Hier steigen, in einem kleinen Bereich im Meerwasser, Gasbläschen auf und die Temperatur des Wassers ist erhöht. Messungen haben ergeben, dass es sich bei den Gasbläschen um CO2 handelt. Die erhöhte Temperatur lässt sich damit erklären, dass es sich um eine Mofette in Verbindung mit einer Fumarole oder einer Thermalwasser-Quelle handelt. In diesem Bereich wird aufgrund der erhöhten Wassertemperatur auch gerne gebadet. Bei Windstille sollte man dabei aber zumindest im Hinterkopf behalten, dass mit stark erhöhten CO2-Konzentrationen nicht zu spaßen ist. Auch wenn eine starke Anreicherung des Gases, auf Grund der fehlenden topographischen Senke, wohl eigentlich nicht zu erwarten ist.

8. Quellen:
PFANZ, H. (2008): „Mofetten, Kalter Atem schlafender Vulkane“; Deutsche Vulkanologische Gesellschaft e. V., Mendig.
SCHMINCKE, H.-U. (2013): „Vulkanismus“, 4. Auflage; Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt.