Vulkanismus an den plattenrändern und intraplattenvulkanismus

Die Mehrzahl der aktiven Vulkane befindet sich an Subduktionszonen. Ob Tiefseegräben oder Vulkanketten an den Kontinenträndern - all diese Vulkangürtel stellen Erdnähte erster Ordnung dar. Der Name "Feuerring" für die aktiven Vulkanketten rings um den Pazifik kommt nicht von ungefähr. 65% der, in den letzten 10 000 Jahren, aktiven Vulkane liegt in diesem Bereich des pazifischen Feuerrings. Dieser Gürtel zieht sich von Chile über Mittelamerika, den Westrand von Nordamerika, Japan bis Neuseeland. All diese Vulkangebiete liegen über Subduktionszonen. Ebenso gehören auch die relativ jungen Vulkane des mediteranen Raumes oder des Nahen Ostens zu dieser Gruppe.
Der größte dieser Andesitvulkane ist der Fujiyama, wobei wohl bedacht werden muß daß er mit seiner Masse von ca. 900 km³ nur ungefähr 5% der Masse einer der großen ozeanischen Vulkaninseln hat.
Vulkane an solchen Subduktionszonen treten erst 150 bis 300 km von Tiefseegräben entfernt auf. Sie erreichen in der sogenannten "vulkanischen Front" ihre höchste Dichte. Diese beginnt zwischen 100 und 200 km oberhalb einer Subduktionszone. Somit sind Magmaaufstieg und die Eruptionsraten entlang dieser Front am höchsten. Hauptvulkanzonen entlang dieser Front sind zwischen 10 und 50 km breit. Die schmalen Vulkangürtel einer vulkanischen Front sind an Orten wie Japan, wo eine hohe vulkanische Dichte herrscht, in 100 bis 300 km lange, gegeneinander versetzte, Segmente unterteilt.
Die Andesite, welche die für die Subduktionszonen charakteristische Form des Vulkangesteins darstellen, sind die komplexeste Magmengruppe mit der sich die Wissenschaft heute befaßt. Es gibt hier nicht nur verschiedene Mechanismen zur Magmenentstehung, sondern auch verschiedene Arten von Ausgangsgesteinen. So wird der meiste Teil des Wassers der abtauchenden ozeanischen Lithosphäre wieder "ausgeschwitzt" und löst beim Aufstieg die Magmenentstehung aus die für die Bildung der Vulkane beispielsweise des zirkumpazifischen Feuerrings verantwortlich ist.
Somit vollzieht sich in den Subduktionszonen ein gewaltiger geologischer Kreislauf. Die abtauchende Erdkruste enthält so viel Wasser, daß die gesamte Wassermenge der Ozeane in ca. 500 Mio. Jahren wieder dem Erdinneren zugeführt wird. Dieser Zyklus schließt sich mit der Erosion der Vulkane die somit wieder mitsamt der subduzierten Kruste bis ca. 700 km in den Erdmantel abtauchen um wieder als neues Material ausgegeben zu werden.

Intraplattenvulkane sind all jene kontinentalen und ozeanischen Vulkane, die nicht an Plattenrändern entstanden sind. Hier ist die Menge des aufsteigenden Magmas geringer, jedoch sind sie leichter zugänglich und deshalb besonders gut untersucht.
Ozeanische Vulkaninseln haben wahrscheinlich die größte Bedeutung aller Vulkane für die Vulkanforschung. So ist der aktivste und bestuntersuchteste Vulkan ist Kilauea auf Hawaii. Er ermöglichte die besten Einblicke in Aufstieg, Differentiation und Eruptionsmechanismus. Weitere ozeanische Intraplattenvulkane sind die gesamten Inselgruppen und -ketten von Hawaii, Samoa, Tahiti, Galapagos oder die Osterinseln; auch Island, die Azoren, Madeira oder die Kanaren gehören dazu. Vom Meeresboden aus gerechnet sind die höchsten Berge der Erde vulkanische Ozeaninseln. Die gewaltige Erhebung des Mauna Loa auf Hawaii beispielsweise, der sich noch 4500 m über den Meeresspiegel erhebt, enthält genug Lava um die gesamte Schweiz mit einer 1 km dicken Basaltschichte zu bedecken. Die häufigsten Vulkane sind jedoch die oft über 1000 m hohen submarinen Seeberge, deren Magmamengen nicht reichten sie über den Meeresspiegel zu heben. Allein im Pazifik gibt es ca. 30 000 solcher Seeberge.
Über die submarinen Sockel der Vulkane weiß man so gut wie nichts (und diese machen immerhin über 90% aus!) Mit wachsender Größe und abnehmendem Wasserdruck kann das im Magma gelöste Gas Blasen bilden. Diese zerreißen die Schmelze und es kommt zu einer explosiven Reaktionen die Größe des Berges erweitern. Bei zunehmender Größe wird der Kern vom Wasser isoliert und kann durch Lavaströme stabilisiert werden. Dies konnte 1963-64 bei dem neu entstandenen Vulkan Surtsey gut beobachtet werden. Bei hohen Eruptionsraten bauen sich die sogenannten Schildvulkane auf, die das Grundgerüst für Inselketten bilden.
Die meisten kontinentalen Intraplattenvulkane befinden sich entweder auf sich noch hebenden paläozoischen Blöcken oder in tektonischen Gräben. Die typische Form dieser Vulkane ist der Schlackenkegel. Meist sind es hierbei gleich Vulkanfelder von 30 bis 80 km Durchmesser die aus bis zu mehreren hundert Schlackenkegeln bestehen. Zu den bekanntesten zählen der Eifel und Chaine des Puys (beide in Frankreich).
An Intraplattenvulkanen lassen sich einige geodynamische Hypothesen aufstellen und erforschen. So ist es möglich, daß sie nur an sogenannten mantle plumes auftreten - Mantelströme die aus dem oberen oder sogar unteren Mantel aufsteigen. Sie könnten kontinentale Riftzonen anzeigen, die für ein auseinanderbrechen der Kontinentalplatten verantwortlich wären.
Hierbei stellt sich auch eine Theorie, nach der die ozeanische Lithosphäre über einen im Mantel verankerten Kern, den hot spot, wandere, in dem die aufsteigenden Basaltmagmen erzeugt werden. Spuren hierfür lassen sich an der mehr oder weniger linearen Altersabnahme der pazifischen Vulkanreihen erkennen. Hier zeigt sich eine systematische Altersabfolge mit einer Wandergeschwindigkeit von ca. 8-10 cm pro Jahr. Außerhalb des Pazifiks sind diese Beispiele für regelmäßige Vulkantätigkeit jedoch selten.
Das auffälligste Zeichen für hot spots ist jedoch nicht die erhöhte Magmaproduktion sondern die deutlich erkennbaren Aufwölbungen. Hawaii sitzt zum Beispiel auf einem Hochgebiet der hawaiianischen Schwelle, das einen Durchmesser von 2000 km und eine Höhe von ca. 1,2 km hat. Ungefähr 10-40% der Erdoberfläche bestehen aus solchen Hot-spot-Aufwölbungen.
All diese Intraplattenvulkane bilden in eine Tiefe von bis zu 200 km "Wurzelzonen" aus, in denen beispielsweise Erdbebenwellen gedämpft werden. Diese Wurzelzonen haben eine geringere Dichte als die restlichen Mantelzonen. Diese Wurzeln können nun in Hot-spot-Gebieten "nur" bis 100 km tief reichen, während man am Roten Meer, in ruhigeren Gebieten, eine bis 550 km reichende Wurzelzone vorfand.

Vulkane an Subduktionszonen sind gegenüber anderen von höherer Explosivität, da das von ihnen geförderte Magma wasserreicher ist und leichter zur Bildung von Gaskammern einläd. Bei Intraplattenvulkanen müssen auch exogene Faktoren berücksichtigt werden (Wasserspeicher in nahen Sedimentschichten oder Klüfte in der Umgebung des aufsteigenden Magmas). Somit sind viele der Explosionen einfache Wasserdampferuptionen. Die Forschung wird also in Zukunft noch stärker versuchen auf die Morphologie oder die Gesteins-beschaffenheit einzugehen.