Erdkunde - Vulkanismus

Wie ein Vulkan entsteht

Verfasst von Viktor Jonas · Lesezeit etwa 6 Minuten

Magmakammer Schlot Erdkruste Gase treiben den Ausbruch

Nicht die Hitze sprengt den Berg, sondern das Gas, das beim Aufsteigen aus dem Magma ausperlt.

Ein Vulkan ist kein Loch, aus dem die heiße Erde herausläuft. Unter unseren Füßen ist fast alles fest. Damit überhaupt flüssiges Gestein entsteht, müssen besondere Bedingungen zusammenkommen — und genau deshalb liegen Vulkane nicht zufällig verteilt, sondern fast alle in schmalen Streifen entlang der Plattenränder.

Gestein schmilzt nicht einfach, weil es heiß ist. Es schmilzt, wenn der Druck sinkt oder Wasser dazukommt. Deshalb gibt es Vulkane dort, wo Platten auseinanderweichen oder eine Platte abtaucht
Fachbegriffe

Magma — geschmolzenes Gestein, solange es unter der Erde ist.
Lava — dasselbe Material, sobald es ausgetreten ist.
Magmakammer — der Speicher in einigen Kilometern Tiefe, in dem sich Schmelze sammelt.
Viskosität — die Zähflüssigkeit. Sie entscheidet darüber, ob ein Vulkan ruhig fließt oder explodiert.
Pyroklastischer Strom — eine Lawine aus heißem Gas, Asche und Gestein; mit mehreren hundert Stundenkilometern die tödlichste Begleiterscheinung eines Ausbruchs.

Wie Gestein flüssig wird

Im Erdmantel herrschen über tausend Grad, und trotzdem ist er fest. Der Grund ist der enorme Druck: Er hält die Atome so dicht zusammen, dass sie nicht in die ungeordnete Bewegung einer Flüssigkeit übergehen können. Es gibt im Wesentlichen drei Wege, diesen Zustand zu kippen.

Der erste ist Druckentlastung. Wo zwei Platten auseinanderweichen, steigt Mantelmaterial nach oben. Der Druck fällt, die Schmelztemperatur sinkt mit ihm, und ein kleiner Teil des Gesteins wird flüssig. So entsteht praktisch die gesamte Ozeankruste — der größte Teil des Vulkanismus auf der Erde findet unbemerkt am Meeresboden statt. Island ist die Stelle, an der dieser Prozess über den Meeresspiegel ragt.

Der zweite Weg ist Wasser. Eine abtauchende Ozeanplatte bringt Meerwasser mit, das in den Mineralen gebunden ist. In der Tiefe wird es ausgetrieben und steigt in den darüberliegenden Mantel. Wasser senkt die Schmelztemperatur von Gestein drastisch, ähnlich wie Streusalz den Gefrierpunkt von Eis. Deshalb stehen über jeder Subduktionszone Vulkane: die Anden, die japanischen Inseln, die Kaskaden in Nordamerika.

Der dritte Weg sind Hotspots — ortsfeste heiße Aufströme aus großer Tiefe, die sich nicht um Plattengrenzen kümmern. Hawaii ist das Lehrbuchbeispiel: Die Pazifische Platte wandert über den Hotspot hinweg, und zurück bleibt eine Kette von Inseln, die nach Nordwesten hin immer älter und erodierter werden.

Warum manche Vulkane fließen und andere explodieren

Ob ein Ausbruch ein Touristenspektakel oder eine Katastrophe wird, entscheidet die Zusammensetzung der Schmelze. Je mehr Siliziumdioxid sie enthält, desto zäher ist sie. In zäher Schmelze kommen die Gasblasen nicht heraus — sie bleiben gefangen, der Druck steigt, bis der Pfropfen nachgibt. In dünnflüssiger Schmelze entweicht das Gas unterwegs, und die Lava läuft einfach aus.

Zwei Grundtypen
DünnflüssigZähflüssig
Siliziumdioxidwenig (etwa 50 %)viel (über 65 %)
GesteinBasaltRhyolith, Andesit
Ausbruchruhige LavaströmeExplosion, Aschewolke
Formflacher Schildvulkansteiler Schichtvulkan
BeispielKilauea, HawaiiVesuv, Pinatubo

Deshalb kann man auf Hawaii an einem Lavastrom stehen und fotografieren, während beim Vesuv im Jahr 79 innerhalb weniger Stunden ganze Städte unter Asche verschwanden. Es ist derselbe Planet, aber chemisch zwei verschiedene Welten.

Wie groß war der Ausbruch?

Der Vulkanexplosivitätsindex (VEI) misst das ausgeworfene Volumen.
Jede Stufe bedeutet die zehnfache Menge.

VEI 2 → etwa 0,001 km³ — kleiner Ausbruch, oft jährlich irgendwo
VEI 4 → etwa 0,1 km³ — Eyjafjallajökull 2010, legte Europas Flugverkehr lahm
VEI 5 → etwa 1 km³ — Mount St. Helens 1980
VEI 6 → etwa 10 km³ — Pinatubo 1991, senkte die Welttemperatur um 0,5 °C
VEI 7 → etwa 100 km³ — Tambora 1815, das „Jahr ohne Sommer"

💬 Mia fragt Opa Theo

Mia

Warum wohnen überhaupt Leute direkt neben einem Vulkan?

Opa Theo

Weil Vulkanasche den besten Ackerboden der Welt macht. Sie enthält genau die Mineralien, die Pflanzen brauchen. Am Vesuv und auf Java leben Millionen Menschen davon — sie wissen von der Gefahr und bleiben trotzdem.

Mia

Kann man denn vorhersagen, wann es losgeht?

Opa Theo

Besser als früher. Bevor ein Vulkan ausbricht, bläht er sich leicht auf, es gibt kleine Beben, und es tritt mehr Schwefeldioxid aus. Tage bis Wochen Vorwarnung sind heute oft möglich. Den genauen Tag sagt dir aber niemand.

Typische Fehler

„Lava ist das Gefährlichste."
Lavaströme sind meist langsam genug, um wegzugehen. Die meisten Todesopfer fordern pyroklastische Ströme, Schlammlawinen und Hungersnöte nach Ernteausfällen.
Magma und Lava verwechseln
Unter der Erde Magma, darüber Lava — gleiches Material, anderer Ort.
„Ein erloschener Vulkan kann nicht mehr ausbrechen."
Die Einteilung in aktiv, ruhend und erloschen ist eine Einschätzung, keine Garantie. Vulkane haben schon nach Jahrtausenden Pause wieder ausgebrochen.
Vulkane als Hauptquelle von CO₂
Alle Vulkane der Erde zusammen setzen pro Jahr nur einen kleinen Bruchteil dessen frei, was die Menschheit ausstößt.
Übungsaufgabe

Ein Ausbruch mit VEI 6 wirft rund 10 km³ Material aus. Wie viele Ausbrüche der Stufe VEI 4 bräuchte man für dieselbe Menge? Erkläre anschließend, warum der VEI trotzdem nichts über die Zahl der Opfer aussagt.

Lösung anzeigen

Von VEI 4 auf VEI 6 sind es zwei Stufen, also 10 × 10 = 100-fache Menge. Man bräuchte also 100 Ausbrüche der Stufe VEI 4.
Über Opferzahlen sagt der Index nichts, weil es darauf ankommt, wie viele Menschen in der Nähe leben, wie gut gewarnt wird und in welche Richtung der Wind die Asche trägt. Ein kleiner Ausbruch in dicht besiedeltem Gebiet kann mehr Opfer fordern als ein großer in der Wildnis.

Vulkane und das Klima

Ein großer Ausbruch kühlt die Erde ab, und zwar messbar. Entscheidend ist nicht die Asche, die binnen Wochen zu Boden sinkt, sondern das Schwefeldioxid. Gelangt es bis in die Stratosphäre, bildet es feine Schwefelsäuretröpfchen, die Sonnenlicht zurück ins All streuen. Dieser Schleier hält ein bis drei Jahre. Nach dem Ausbruch des Pinatubo 1991 sank die globale Durchschnittstemperatur um etwa ein halbes Grad.

Der Ausbruch des Tambora 1815 war noch um ein Vielfaches größer. Das Folgejahr ging als „Jahr ohne Sommer" in die Geschichte ein: Schnee im Juni in Neuengland, Missernten in Mitteleuropa, Hungersnöte, Auswanderungswellen. Dass ein einzelner Berg in Indonesien die Getreidepreise in Württemberg verdoppeln kann, zeigt besser als jede Grafik, wie eng das Erdsystem gekoppelt ist.

Über sehr lange Zeiträume wirken Vulkane allerdings genau umgekehrt. Sie sind der Rückweg des Kohlenstoffs: Was über Jahrmillionen als Kalkstein im Meeresboden abgelagert und in Subduktionszonen versenkt wurde, kommt durch Vulkanismus wieder als CO₂ heraus. Ohne diesen Kreislauf würde der Atmosphäre langsam der Kohlenstoff ausgehen — und mit ihm der natürliche Treibhauseffekt, der die Erde überhaupt erst warm genug für flüssiges Wasser macht.

Rund 1.500 Vulkane gelten als potenziell aktiv, etwa 50 bis 70 brechen in einem durchschnittlichen Jahr aus. Die allermeisten davon merkt niemand außerhalb der Fachwelt — der weitaus größte Teil des Vulkanismus spielt sich ohnehin unsichtbar am Meeresboden ab.

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