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Vulkanismus Unter Vulkanismus versteht man alle geologischen Vorgänge, die mit dem Austritt fester, flüssiger oder gasförmiger Stoffe aus dem Erdinneren an die Erdoberfläche in Zusammenhang stehen. Diese Definition bezieht sich jedoch nur auf warme bis heiße Stoffe, da nicht jede normal Quelle unter Vulkanismus gefaßt werden kann. Die Förderung dieser Stoffe geht von schmelzflüssigen Magma ansammlungen, den sogenannten Vulkanherden (Hot Spot), aus, die in unterschiedlicher Tiefe (2 bis 50 km) gelegen sein kön nen. Durch Abkühlung, Druckentlastung u.a. Vorgänge kommt es hier zur Entbindung der unter hohem Druck im Magma gelösten Gase. Die Gase dringen dann zur Oberfläche vor und können dabei Magma mitreißen. Die Austrittsstellen sind als röh renförmige Schlote oder als lange Spalten ausgebildet. Die Schlote sind an der Öffnung oft zu Kratern erweitert.
Entstehung Die Erdkruste, die oberste Schicht der Erde, besteht aus Platten, die wie Eisschollen auf den darunterliegenden Schichten schwimmen. Die Magma gelangt durch diese sogenannten tektonischen Plattenverschiebungen in höhere Schichten des Erdmantels. Dort wo Erdplatten in der Größe von Kontinenten auseinanderdriften kommt neues Erdmaterial in der Form von Magma an die Oberfläche.
Typen Tätigkeit Man unterscheidet grundsätzlich, je nach Ausbruchstätigkeit, zwischen zwei Arten: Die explosiven Vulkane entstehen plötzlich mit einer starken Explosion. Die dabei ausgestoßene Magma lagert sich zum Teil als steiler Wall um den Schlot zum Teil als Lavastrom in einiger Entfernung ab. Die explosiven Vulkane bilden einen Gürtel rings um den Pazifik, und zwar teils auf dem Festland (besonders Amerika), teils auf den Inselbögen. Bei den Schichtvulkanen wird die Magma langsam an die Oberfläche gedrückt und verteilt sich dort weiträumig. Durch weitere Aufschichtungen entsteht langsam ein flacher Kegel. Diese Vulkane nennt man effusiv. Die effusiven Vulkane treten auf den mittelozeanischen Rücken und den zentralen ozeanischen Inseln (z.B. Island, Hawaii) sowie im inneren der Kontinente auf. Aufbau Beim Aufbau eines Vulkans unterscheidet man fünf Haupttypen: a) Lavavulkane bestehen überwiegend aus Lava, die sich in ver schiedenen Schichten, die meist 5-15 m dick sind, abgelagert hat. Durch langanhaltende Vulkantätigkeit können bis zu 3000 m mächtige Folgen entstehen. Zu den Lava vulkanen gehören die Schildvulkane, die durch weit aus laufende Lava besonders flach angelegt sind. Spalten- und Flankenausbrüche tragen zu der Entstehung bei. Aus einem Lavasee an der Spitze des Berges fließt flüssige Lava und verteilt sich weiträumig (bis zu 700.000 km² in Brasi lien/Uruguay). Lavavulkane gibt es besonders auf Island und Hawaii. b) Bei Lockervulkanen wird nur Lockermaterial, d.h. erkaltetes festes Gestein, und keine Lava ausgeworfen. Es bildet sich ein Ringwall. c) gemischte Vulkane bestehen aus einer Wechselfolge von Lava ergüssen und Lockermaterial. Wegen ihres schichtartigen Auf baus nennt man sie auch Schicht- oder Stratovulkane. Sie haben meist einen kegelförmigen Aufbau. Durch den Einsturz von Hohlräumen kann es zu einer kesselförmigen Vertiefung kommen. Diese Vertiefung wird Caldera genannt. Auf dem Boden der Vertiefung können neue Vulkane entstehen (wie beim Vesuv). d) Gasvulkane sind die Folge von reinen Gasausbrüchen. Dazu zählt man die Maare1, die nur von einem kleinem Wall umgeben sind. Die Durchschlagsröhren, durch die das Gas an die Oberfläche gelangt sind fast senkrecht in der Erdkruste und mit Nebengesteinbrocken und vulkanischem Gestein angefüllt. e) Vulkanotektonische Horste entstehen wenn die hochgepreßte Magma Deckenscholle aufwölbt. Es tritt keine Magma an die Oberfläche.
Verbreitung Vulkane gibt es auf der ganzen Erde. Besonders hohe Verbreitung finden sie rund um den Pazifik, wo sich etwa 2/3 aller tätigen Vulkane befinden. Die meisten tätigen Vulkane befinden sich vollständig unter Wasser. Bevorzugt findet man Vulkane an Störungen der Erdoberfläche, wie z.B. Platten grenzen.
Berühmte Vulkane, Rekorde 1815 kam es zu einem verheerenden Ausbruch des Tambora-Vul kans in Indonesien. Die Explosion war noch in 1600 km Entfernung deutlich zu hören. Die bei dem Ausbruch frei gesetzte Gesamtenergie entspricht etwa der Energie von 20.000 Megatonnen des Sprengstoffs TNT (8x1019 Joule) entspricht. Der Vulkan schleuderte 150 km³ Aschemassen heraus. Dabei schrumpfte der Berg um 1300 m. Selbst Die Asche wurde hoch in die Atmosphäre hinaufgeschleudert und verteilte sich dort. Dies verursachte, daß auf der ganzen Erde im darauffolgenden Jahr der Sommer ausblieb. In England erfroren die Ernten und viele Bauren verloren ihre Existenz. Bei der Explosion des Krakatau in Indonesien im Jahre 1883 wurde Energie freigesetzt, die der Energie von 1500 Megatonnen TNT (6x1018 Joule) entspricht. Die Explosion war etwa 26 mal stärker als die bisher stärkste Wasserstoffbombenexplosion. Dies war die bisher größte Explosion in der Geschichte. Noch 10 Tage später fiel in 5000 km Entfernung Ascheregen. Die Explosion konnte man als lauten Donner auf einem Gebiet, das die etwa gleiche Fläche wie Europa hat, hören. Bei einem Ausbruch können 100.000 m³, in seltenen Fällen bis 1,4 Millionen m³, Gestein pro Stunde gefördert werden.
Vulkane in Italien Vesuv Die Katastrophe hatte sich bereits durch ein starkes Erdbeben in Jahre 62 n. Chr. angekündigt. Am 24. August 79 n. Chr. brach der Vesuv aus. Dabei wurden die umliegenden Orte Pompeji, Herculaneum, Stabiae, Oplontis, Leucopaetra, Taurania, Tora, Cossa und Sora begraben. Die bei der Explosion entstandene Bimsstein- und Aschewolke zog nach Süden, die dort liegenden Städte - besonders Pompeji - verschwanden unter einer 3 bis 5 m hohen Bimssteinschicht. Einige Orte am Fuße des Berges - besonders Herculaneum - wurden von einer Schlammlawine überrollt, die aus Asche und dem plötzlich einsetzenden starken Regenfällen gebildet hatte. Die begrabenen Städte wurden so konserviert worden und konnten heute vollständig erhalten wieder ausgegraben werden. Der 1277 m hohe Vesuv ist weiterhin aktiv. Der heute noch erkennbare Krater von 79 n.Chr. ist zu einer Caldera eingestürzt und durch neue Ausbrüche ist ein neuer Krater ent standen. Das letzte Mal war der Vesuv 1944 tätig. Der Vesuv ist eigentlich nur geschichtlich interessant, da er durch seinen Ausbruch die Geschichte des alten Roms unter sich begraben und somit für die Nachwelt erhalten hat. Vulkanologisch sind die beiden tätigen Vulkane Italiens, der Ätna und der Stromboli wesentlich interessanter. Ätna Der zur Zeit 3350 m hohe Ätna liegt auf Sizilien. Seine Basis hat einen Durchmesser von etwa 35 km. Er überdeckt eine Fläche von etwa 1200 km². Besonders interessant macht ihn seine jahrhundertelange, durchgehende Aktivität. So ändern sich Größe und Form des Berge laufend. Am Ätna kann man vulkanische Tätigkeit über lange Zeit hin beobachten und erfor schen, da der Vulkan immer tätig ist und da sich die meisten vulkanischen Tätigkeiten am Ätna wiederfinden lassen. Der Ätna hat vier Hauptkrater, die alle ständig aktiv sind. Der Zentralkrater hat einen Durchmesser von etwa 200 m und ist 80 m tief. Besonders typisch sind Flankenausbrüche, bei denen weit unterhalb des Kraters plötzlich neue Nebenkrater entstehen oder sich Spalten, aus denen große Mengen an Lava ausströmt, öffnen. Es gibt zur Zeit etwa 300 Kleinvulkane direkt um den Ätna. Der Ätna befindet sich genau an der Kreuzung von europäisch- afrikanischer Plattengrenze und der Cómiso-Messina-Störung. An dieser Stelle treten die Magmamassen bis dicht an die Ober fläche und so kann die Magma leicht entweichen. Die Magmakammer des Ätna liegt in einer Tiefe von etwa 50-80 km. Es besteht eine direkte Verbindung zwischen dem Vulkan und der Magmakammer. Stromboli Der Stromboli - eine rein vulkanische Insel - liegt nördlich von Sizilien. Der Vulkan gehört zu den aktivsten Vulkanen der Erde. Er ist 1000 m hoch und bricht 4 bis 6 mal pro Stunde aus. Der Stromboli hat den gleichen Ursprung wie der Ätna und wird von der gleichen Magmaquelle gespeist.
Gesteine Die Vulkanischen Förderprodukte bestehen aus Laven, Lockermassen und Gasen. Die vulkanischen Lockermassen und Gase, werden mit zum Teil explosionsartigen Eruptionen, bis zu 100 m, teilweise bis zu 400 m, weit herausgeschleudert. Lava Herausfließende Lava breitet sich je nach ihrer chemischen Zusammensetzung, Temperatur, und ihrem Gasgehalt mehr oder weniger weit aus. Dabei bilden sich unterschiedliche Erstarrungsformen. Es entstehen Ergußgesteine. Die Lava hat beim Austritt Temperaturen zwischen 900 und 1200°C. Beim Austreten aus dem Vulkan können sie Geschwindigkeiten bis zu 20 km/h erreichen. Beim Erkalten bildet sich eine feste Kruste und die Fließgeschwindigkeit nimmt ab. Die Kruste verhindert jedoch das schnelle Auskühlen der darunterliegenden Lava. Bestandteile Das in festem oder flüssigem Zustand herausgeschleuderte Material und die daraus hervorgehenden Gesteine nennt man Pyro klastite. Die Auswurfsprodukte unterscheidet man in: a)Asche: staubiges bis sandiges Lockermaterial. Es entsteht aus zerriebenem Gestein der Schlotwände und aus Magma. Die Asche lagert sich entweder als Wall um die Ausbruchsstelle oder sie geht als Aschenregen in einiger Entfernung nieder. Der Vesuvausbruch ist das klassische Beispiel für einen Ascheauswurf. b)Bimssteine: schaumig poröses vulkanisches Glas. Bimsstein wird unter Wassereinfluß zu Tuff verfestigt. Es ist leichter als Wasser. c)Bomben: Lavafetzen die im Flug durch Drehbewegung eine be stimmte Form annehmen und erstarrt zu Boden fallen. d)Lapilli: Bruchstücke alter Laven die im Gegensatz zu den Bomben im festen Zustand ausgeworfen werden. e)Schlacken: blasig-poröse Lavabrocken, die an der Ober- oder Unterseite eines Lavastroms entstanden. chemische Zusammensetzung Die Zusammensetzung der Gase konnte bislang nur unzureichend geklärt werden, das Proben nur unter Lebensgefahr entnommen werden können. Die wesentlichen Bestandteile sich jedoch Wasser, Kohlensäure, Schwefeldioxid, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Chlorwasserstoff und Fluorwasserstoff. Die Gesteine bestehen hauptsächlich aus Silikaten von Aluminium, Eisen, Magnesium, Calcium, Natrium und Kalium. Der wichtigste Bestandteil ist Kieselsäure (SiO2) mit einem Anteil von bis zu 72%. Der zweitwichtigste Bestandteil ist Aluminiumoxid das in Verbindung mit Kieselsäure eines der häufigsten Minerale dieser Gesteine, Feldspäte, ausbildet. Je nach Anteil der Kieselsäure und nach Temperatur des Gestein fließen die Lavaströme mit verschiedener Geschwindigkeit. Je mehr Kieselsäure vorhanden ist, desto langsamer fließt der Lavastrom.
Literaturverzeichnis Schülerduden, Die Geographie Der Ätna, Spektrum der Wissenschaft, Januar 1985 1816: Das Jahr ohne Sommer, Spektrum der Wissenschaft, Januar 1983 Pompeji, Peter Connolly, Tessloff Verlag Wo die Erde Feuer speit, Vulkane in Italien, Otto Hahn, Film Unsere Welt auf einen Blick, Schneider Verlag Guinness Buch der Rekorde 1989, Ullstein
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