Fumarolen gehören, wie die Mofetten, zu den vulkanischen Gas-Tätigkeiten, die in Vulkan-Gebieten an die Erdoberfläche aufsteigen. Solche Exhalationen sind während der aktiven Phase von Vulkanen zu beobachten, können aber auch noch einige tausend Jahre nach dem Erlöschen der Vulkane auftreten.

Vulkanische Gase bestehen zu etwa 50% aus Wasserdampf. Daneben sind vor allem Kohlendioxid (CO2) und Schwefeldioxid (SO2) enthalten. In geringeren Mengen sind außerdem H2S, CO, HCl, HF, H2 und N2 vertreten. Die genaue Zusammensetzung der Gase ist jedoch von Ort zu Ort verschieden, da sie von mehreren Faktoren abhängig ist. Je nach Temperatur der aufsteigenden Gase, können diese zum Beispiel verdampftes Grundwasser aufnehmen. Außerdem kommt es zur chemischen Reaktion mit dem Nebengestein, welches zu Alterationen führt (JACOBSHAGEN et al. 2000).

Fumarolen entstehen in Vulkan-Gebieten mit einem Wärmeherd (Magmakammer) im Untergrund. Die heißen Gase bestehen zum Großteil aus Wasserdampf und steigen in der Regel entlang von Störungen an die Oberfläche auf. Der Wasserdampf stammt größtenteils aus hydrothermalen Quellen (zum Beispiel durch eindringendes Oberflächenwasser), oder aus der Magmakammer selbst. Letzteres ist allerdings nur selten der Fall, da 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.

Fumarolen können Temperaturen von 1.000°C erreichen. An solchen hochtemperierten Fumarolen (400-1.000°C) kommt es, als Folge chemischer Reaktionen mit der Luft und dem Nebengestein, oft zur Abscheidung von Sublimaten, wie Metall-Chloride, Fluoride und andere Salze; sowie Oxide, Sulfide, Sulfate und Karbonate. Aber auch an Fumarolen geringerer Temperatur lassen sich Alterationen erkennen.

Die Aktivität von Fumarolen dient auch als Anzeiger für die vulkanische Aktivität in einem Gebiet.

Deutliche Veränderungen in der Temperatur, der Zusammensetzung oder der Stärke der Gasaustritte können Hinweise auf eine bevorstehende Vulkaneruption liefern. Dennoch kann man sich nicht alleine auf die Fumarolen verlassen, denn kleinere Änderungen sind völlig normal.

Daher müssen für die Vorhersage von Vulkaneruptionen viele weitere Faktoren herangezogen werden, wie z. B. seismische Erdbeben, Aufwölbung der Oberfläche und andere (siehe dazu das Kapitel zu den Vorhersagen).

Darüber hinaus ist auch das Fehlen von Fumarolen kein Indiz dafür, dass ein Vulkan erloschen ist.

Auf der Insel Ischia im Golf von Neapel gibt es insgesamt rund 70 Fumarolen oder Fumarolenfelder.

Diese Gasexhalationen bestehen meist zu über 90% aus H2O und befinden sich überwiegend entlang von Störungszonen am Nord- oder Westhang des Epomeo. Aber auch im Süden am Marontistrand und östlich vom Epomeo treten sie auf. Gut zu erreichen sind zum Beispiel die Fumarolen im Krater des Vulkans Rotaro bei Casamicciola im Norden der Insel.

Das größte Fumarolenfeld, das weithin sichtbar ist, liegt oberhalb von Forio in der Zone Bocca-Vagnulo am Montecorvo. Dort, aber auch im Vulkankrater des Rotaro ist ein bodennahes Mikroklima entstanden, sodass auch die aus den Tropen stammende Pflanze Cyperus Polystachius überleben kann.

Die Gasaustritte werden ständig vom INGV (Nationalen Instituts für Geophysik und Vulkanologie Italien) überwacht und in einem monatlichen Bericht veröffentlicht. Das Institut sitzt im Observatorium am Vesuv und führt das Monitoring unter anderem mit Hilfe von mobilen Wärmebildkameras durch. Insgesamt neun Austrittstellen werden derzeit überwacht, darunter im Krater des Vulkan Arso, dem mit rund 700 Jahren jüngsten Vulkan der Insel Ischia im Ortsteil Fiaiano, östlich vom Epomeo-Massiv. Dort sind seit längerer Zeit die Temperaturen der Fumarolen stabil und liegen zwischen 40-50°C. Bei den anderen überwachten Fumarolen sind die Temperaturen ebenfalls stabil.

Die heißesten Fumarolen mit etwa 100°C an der Austrittsstelle liegen in den Lokalitäten Pantane am Nordhang des Epomeo, in Pizzone und „Donna Rachele“ (Montecorvo) am Westhang, sowie im Süden am Maronti-Strand nahe Sant’ Angelo.

Zwischen 1939 und 1954 wurden im Rahmen eines Projektes vom Energieunternehmen SAFEN (heute ENEL) 90 Bohrungen, davon 9 über 100m tief, in den Gebieten Panza, Maronti, Citara und Sant’Angelo abgeteuft. Das Ziel war, die Fumarolen und das Thermalwasser zur Energiegewinnung zu nutzen.

Doch trotz einiger interessanter Erkenntnisse, blieb der erhoffte Erfolg aus. Tests mit einem eigens gebauten Generator zeigten, dass die Temperaturen und die Leistung zu gering waren für eine Verstaatlichung der privaten Stromindustrie (mehr dazu im Kapitel „Geothermie“). Hinzu kamen technische Probleme, die zur damaligen Zeit nicht lösbar waren. Als Folge wurde das Projekt schließlich eingestellt.

Einige Privathaushalte, insbesondere in den Gebieten, in denen die Bohrungen abgeteuft wurden, verwenden die heißen Gase heute zum Beispiel für die Heizung im Winter. Am Citarastrand im Westen von Ischia hat ein deutscher Humanmediziner dank der dortigen Bohrungen 1959 sogar einen Thermalpark errichtet, den Thermalpark „Poseidon“. Es war der erste und ist heute der größte Thermalpark der Insel Ischia.

Das Hotel San Lorenzo in Lacco Ameno wurde auf einem Fumarolenfeld gebaut und nutzt die Gasexhalationen für verschiedene Zwecke. Einerseits lassen sie den Wasserdampf an Rohren kondensieren und erhalten auf diese Weise destilliertes Wasser, welches sie zum Beispiel zum Bügeln verwenden. Auf der anderen Seite bieten sie eine besondere Kuranwendung mit den Fumarolen an. Sie wird als „Stufa di San Lorenzo“ bezeichnet. Dabei legt sich der Patient in eine große Röhre, sodass nur der Kopf herausschaut. Anschließend werden die etwa 50°C-heißen Gase in die Röhre geleitet und können auf den Körper wirken.

Da die Gase - nach Angabe des Hotels - auch leicht radioaktiv sind (leider ligen die Radonwerte nicht vor!), werden sie vor allem zur Behandlung von Arthrose im Halswirbel- und Lendenbereich angewendet.

Chiodini, G. et. al. (2004): Fumarolic and diffuse soil degassing west of Mount Epomeo,Ischia, Italy; Journal of Volcanology and Geothermal Research, Vol. 133, Issues 1-4; S. 291-309

Gasparini, P. (2016): Ischia come sorgente di energia geotermica. Ambiente Rischio Comunicazione 11, S. 30-33

INGV (2019): Bollettino di Sorveglianza Ischia, Settembre 2019

Tedesco, D. (1996): Chemical and isotopic investigations of fumarolic gases from Ischia island (southern Italy): Evidences of magmatic and crustal contribution; Journal of Volcanology and Geothermal Research 74(3):233-242

albergosanlorenzo.com/terme-benessere.html

albergosanlorenzo.com/studio-della-fumarola-san-lorenzo.html