Vulkane

Vulkane

Vulkane treten gehäuft in den linienförmigen Zonen über Plattengrenzen auf. Diese Zonen nennt man Konvergenz bei zwei kollidierenden Lithosphären, Divergenz bei auseinander ziehenden Lithosphären und Blattverschiebung bei einem an einander Vorbeidriften.

Bei diesen Zonen handelt es sich um Schwächezonen der Erdkruste. Es entstehen Risse in der Erdoberfläche und basaltische flüssige Lithosphäre (Lava) strömt aus.

Vulkane liefern Informationen  über Teile des Erdinneren und sind auch noch für Menschen von Vorteil, da Böden vulkanischer Herkunft mit die fruchtbarsten Kulturböden abgeben. Andererseits können schwere Ausbrüche verheerende folgen haben und ganze Landstriche verwüsten.

Deshalb sucht man nach genauen Methoden um Vulkanausbrüche vorhersagen zu können.

Man verläßt sich heutzutage auf Seismographen, Messungen  des SO² - Gehalts (Schwefeloxid) und Kraterbeobachtungen was mit Hilfe von Spiegeln geschieht. Eine häufige Methode sind Neigungsmesser, die Anderungen der Hangneigung , also ein Ansteigen des inneren Druck des Vulkans, erfassen.

Zusätzliche Informationen bieten Messungen des Chemismus der umliegenden Gewässer.

Man benutzt auch Lasermeßgeräte um exakte Daten über kleine Bodenschwellungen der Erdkruste zu erfassen.

Die Lasertechnik wurde im Mai 1980 in den USA vor dem Ausbruch des St. Helen eingesetzt.

Experten erwarteten einen Ausbruch, aber konnten keine Angaben zu Stärke, Zeitpunkt und der genauen Richtung der Eruption machen. Der St. Helen gehört zu einer Reihe von Kontinentalen Vulkanen, der Kaskaden Kette, die durch eine Subduktionszone entstanden sind.

Der St. Helen brach nach einer Ruhephase von 123 Jahren im Mai 1980 aus, und war einer der Gewaltigsten und am besten überwachten dieser Zeit. Es begann mit kleinen Eruptionen am           20 März und einer Aufbeulung des Gipfelbereichs. Eine Woche später stieß St. Helen Dampf zu den Flanken aus. Am 18 Mai erfolgte die erste kräftige Explosion. Es wurden Schlotinhalt und Asche in die Luft geschleudert und St. Helens Nordflanke stürzte ein.

Es bildete sich eine Wolke aus Gasen und Ascheteilchen welche über die nähere Umgebung im Umkreis von 8 Km hinweg fegte, und alles vernichtete. 

Gleichzeitig schleuderte St. Helen eine Säule aus Asche und Staub senkrecht in den Himmel. Dieses Schauspiel glich der atomaren Explosion der Hiroshimabombe, nur etwa mit einer 500 mal so starken Energie. Dies wurde von einer gewaltigen Druckwelle begleitet, die im Umkreis von ca. 25 Km immer noch Bäume zum umstürzen brachte.

Es wurden blumenkohlähnliche Aschewolken mit einem Durchmesser von 32 Km in einer Höhe von 24 Km durch den gewaltigen Auswurf gebildet.

Ein starker Vulkanausbruch beeinflußt das Klima für einige Jahre. Die Eruptionen selbst sind nicht vorhersagbar, wohl aber ihre Wirkung. Der Pinatubo (Philippinen) schleuderte im Juni 1991 über 20 Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Stratosphäre. Die Aerosole, die sich dort daraufhin bildeten, änderten die kurz- und langwellige Strahlungsbilanz der Atmosphäre. Die dadurch ausgelösten dynamischen Prozesse ließen die Stratosphäre im hohen Norden abkühlen. Die Anomalien der Hoch- und Tiefdruckgebiete im Winter nach dem Ausbruch wurde mit einem Atmosphärenmodell vorausberechnet. Das Muster der Anderungen wurde richtig wiedergegeben, aber ihre Intensität unterschätzt.

Eine Ursache vulkanischer Aktivitäten ist die Kollision von zwei Platten wobei eine unter die andere gedrückt, und eingeschmolzen wird.

Die Gesteinsschmelze gerät, je mehr davon erzeugt wird unter Druck, und da sie auch leichter ist als das sie umgebende Gestein, steigt sie in tiefergehenden Verwerfungen und Brüchen der Erdkruste empor. Dabei schafft sich das Magma durch schmelzen des Nebengesteins eine Bahn und sammelt sich samt den durch das Schmelzen frei werdenden Gasen in einer Magmakammer etliche Kilometer unter der Erdoberfläche.

Schließlich baut sich dabei ein so starker Druck auf, daß es zum Ausbruch kommt. Dabei wird ein Schlot durch das überlagernde Gestein gesprengt. Rund um den Schlot häuft sich die Lava zu einem Vulkankegel, oder im fall eines Spaltenerguß, zu einem Plateauvulkan an; dann fördert der Vulkan abwechselnd Gase, Lava und Gesteinsbruchstücke zu Tage.

Lava unterscheidet sich in der Form Pahoehoe-Lava sieht aus wie ein gefallteter Teigklumpen wobei Aa-Lava rauh und porös aussieht, aber beide Laven haben die gleiche Zusammensetzung.

Es ist nicht selten das Lava den Vulkanschlot als Pahoehoe-Lava verläßt und als Aa-Lava erstarrt.

Je nach Häufigkeit der Ausbrüche spricht man von aktivem, ruhendem oder erloschenem Vulkanismus. Schlote die man dem abklingenden Vulkanismus zuordnet fördern Wasserdampf oder heißes Wasser an die Oberfläche; sie sind oft Bildungsort für schwefelhaltige Mineralien und blasen Gase und Dampf aus, und sind deshalb oft wertvolle Energiequellen.

Diese Geysire schleudern ihre Fontänen regelmäßig dann aus, wenn das vom Magma aufgeheizte Wasser seinen Siedepunkt von 100 C° erreicht hat.

Die Arten wie ein Vulkan ausbricht variieren stark unter den Vulkanen, aber auch die Art und Weise auf die ein Vulkan ausbricht ändert sich im Laufe der Zeit.

Die Explosionskraft der Ausbrüche sind von dem Gasgehalt und der  Zähigkeit der Lava abhängig. Diese wiederum sind von der Bildungstiefe abhängig.

Zähe Lava führt zu explosiven Ausbrüchen, da der Schlot des Vulkans durch einen Pfropfen verstopft wird, und dann durch eine Explosion frei gesprengt wird. Es kann auch passieren das die Caldera (Vulkanspitze) komplett abgesprengt wird;

es folgt dann der Ausstoß von Gas, Lava und Gesteinsfetzen (Tephra).

So eine Verstopfung kann von kurzer Dauer sein oder sich über Jahrhunderte hinziehen. Manche Explosivausbrüche sind recht unbedeutend, andere hingegen können so heftig sein, daß sie eine Insel vollständig in die Luft sprengen.

Die größtenteils aus Gesteinsbruchstücken und Asche aufgebauten Vulkane errichten meist steilwandige Kegel mit Flanken mit einem Gefälle von 20° bis 40°, da alles ausgeworfene Material nahe der Schlotmündung zurück fällt. Vulkane mit zäher Lava bauen gewöhnlich stark konkav geformte Gebilde auf, da ihre Lava zu dickflüssig ist um weitere Strecken, vor dem Erkalten, zurück zu legen.

Die Maße liegen im Schnitt bei etwa 150 Metern Höhe und einer Basis von ca. 400 Metern.

Extrem zähe Lava kann in Form einer Felsnadel den ehemaligen Vulkan überragen. Das geschieht meist nach besonders starken Ausbrüchen, die durch plötzliche Entlastung des von Magma und Gasen angestauten Drucks zustande kommt.

Das andere Extrem ist relativ dünnflüssig, mit geringer Auswurftätigkeit. Hier tritt die basaltische Lithosphäre ruhig und ungehemmt aus. Die Lavaförderung geschieht in regelmäßigen Abständen oder sogar ständig.

Durch das zurücklegen weiter Strecken bis zur Erstarrung bildet die Lava breite, flache Kuppen oder Schildvulkane mit einer Neigung von ca. 10° oder geringer.

Der Mauna Loa auf Hawaii zählt zu diesen fluwativen Vulkanen.

Er ist ca. 10 Km hoch (vom Meeresboden gemessen) und hat einen Basisdurchmesser von       ca. 110 Km.

Nahe von Meeresrücken, sogenannten Rifts, entstehen an der Nahtstelle auseinanderweichender Ozeanplatten tritt ständig flüssige basaltische Lithosphäre aus. Es kommt dabei nicht selten zu Unterwasser Vulkanen.

Viele Unterwasser Vulkane bilden sich auch über "Hot Spots". Hot Spots sind Stellen an denen Lava austritt, diese bestehen aber nicht aus granitischer oder basaltischer Lithosphäre, sondern sie stammt aus der darunterliegenden Asthenosphäre (unterer Mantel). Die Lava ist dünnflüssig und besitzt eine hohe Dichte, da sie unter höherem Druck steht wie die darüber eingeschmolzene Lithosphäre. Sie hat außerdem einen geringeren Siliziumgehalt als kontinentale Vulkane fördern.

Wie kommt es zu diesen Hot Spots?

Durch Spannungen in der Lithosphäre kommt es zum Aufsteigen von Hot Spots, durch Konvektionsströme. Sie stellen feste Punkte dar und sind auch ein Zeichen für hohe tektonische Aktivität und Schwächezonen.

Man kann heute ganz eindeutig Vulkane von Hot Spots anhand von Gesteinsproben unterscheiden.

Über dem Hot Spot bildet sich ein Vulkan der dann allerdings durch die Plattenbewegung über dem Hot Spot hinweg driftet. Dies geschieht mit einer Plattengeschwindigkeit von ca. 10 bis 20 cm in einem Jahr.

So bildet sich im Laufe der Zeit eine Kette von Vulkanen auf dem Meeresboden oder eine Reihe von Inseln. Marine Vulkantätigkeit kann zu sehr überraschenden Inselneubildungen führen, wie z.B. Surtsey vor Island im Jahre 1963. Der Vulkan erlischt allmählich und wird ständig durch das Wasser erodiert. Solche Meeresvulkane können den Meeresspiegel auch überragen, aber sie versinken durch die starke Erosion relativ schnell im Meer. Manchmal bilden sich auch flache Platten- oder Schildvulkane wie zum Beispiel Hawaii oder Island. Wobei Island auch eigentlich zum Atlantischen Rücken gehört.

Durch die Bewegung der neuen Inseln oder Vulkane weg von dem Ozeanrücken haben sich mehr als 2000 Seamounts, durch die abklingende Aktivität und die starke Erosion, gebildet.

Nicht selten sind Vulkane die zuerst von der Brandung erodiert wurden und dann abtauchten, diese nennt man Guyots.