Vulkan

: Was passiert bei einem Ausbruch?

Welche Prozesse geschehen vor und während einem Vulkanausbruch? Welche Typen von Vulkanen gibt es? Und wie entsteht ein Vulkan überhaupt? Ein Überblick.

Von

Theresa Thiem

10.10.2024, 14:57 UhrBerlin

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Wie entstehen Vulkane?

Vulkane bestehen aus geologischen Formationen, die sich aus geschmolzenem Gestein, Asche und Gasen unter der Erdoberfläche zusammensetzen. Da die Erdkruste ständig in Bewegung ist, entstehen unter anderem Lücken. Hierbei gibt es verschiedene Typen von Plattengrenzen, an denen häufig vulkanische Aktivitäten beobachtet werden:

• Divergente Grenzen: An solchen Grenzen driften die tektonischen Platten voneinander weg. Sobald sich die Platten voneinander getrennt haben, kann Magma aus dem Erdmantel aufsteigen und die entstandene Lücke füllen. Hierdurch entstehen eine neue Kruste und Unterwasservulkane. Am mittelozeanischen Rücken ist ein solcher Prozess zu beobachten.
• Konvergente Grenzen: Bei konvergenten Grenzen bewegen sich zwei tektonische Platten aufeinander zu. Wenn hierbei eine der Platten ozeanisch ist und die andere kontinental - oder auch ozeanisch, aber dichter als die erste Platte - ist, kann die dichtere (meist kontinentale) Platte unter die andere sinken. Diesen Prozess nennt man Subduktion. Zonen, in denen Subduktion stattfindet, sind oft mit vulkanischer Aktivität verbunden: Wenn die gesunkene Platte schmilzt und daraufhin Magma bildet, das an die Oberfläche steigt.
• Transformationsgrenzen: An solchen Grenzen, gleiten die tektonischen Platten horizontal aneinander vorbei. In der Regel kommen vulkanische Aktivitäten an Transformationsgrenzen nicht so häufig war. Dennoch kann vulkanische Aktivität auftreten, wenn Magma durch Brüche oder Risse in der Kruste an die Oberfläche gelangen kann.

Die heftigsten Vulkanausbrüche finden in der Regel an den durch konvergente Grenzen entstandenen Subduktionszonen statt. Die Platten treffen hierbei so aufeinander, dass Oberflächengesteine bis zu 100 Kilometer in die Tiefe unter die Erdkruste geschoben werden. An dieser Stelle schmelzen die Gesteine durch die vorherrschende Hitze. Durch die Subduktion gelangt außerdem Meereswasser in diese 100 km Tiefe. Gemeinsam mit den geschmolzenen Gesteinen (Magma) drängt das Wasser wieder an die Erdoberfläche, wobei durch die Verbindung von Wasser und Magma hochexplosive Gase entstehen und so schwere Vulkanausbrüche verursachen.

Abgesehen von Vulkanen an Plattengrenzen, gibt es auch Vulkane, die auf einer Platte liegen. Solche Gebiete werden Hot Spots genannt. Hier ist vor allem in einer Tiefe von 30 bis 100 Kilometern die Wärmekonzentration besonders hoch. An diesen Stellen entstehen durch die Hitze im Inneren der Erde Schwachstellen der Erdkruste, wodurch heißes Material aus dem Erdinneren leicht an die Kruste gelangen und diese langsam aufschmelzen kann. Sobald das heiße Material des Hot Spots die Erdoberfläche erreicht hat, entsteht ein neuer Vulkan. Hot Spots bleiben dort, wo sie entstehen und bewegen sich nicht. Allerdings bewegt sich die Platte über dem Hot Spot, wodurch Vulkanketten entstehen können. Auf diese Weise sind beispielsweise die Inselketten von Hawaii, den Kanaren und den Kapverden entstanden.

Was passiert bei einem Vulkanausbruch?

Vor dem Ausbruch eines Vulkans sammelt sich zunächst zähflüssiges Magma in einer Kammer viele Kilometer unter der Erdoberfläche. Durch einen Schlot ist diese Magmakammer mit der Erdoberfläche verbunden. In der Kammer selbst entsteht durch Gase wie beispielsweise Schwefelwasserstoff oder Kohlenstoffdioxid ein enorm hoher Druck. Sobald der Druck zu hoch wird, bricht der obere Gesteinsdeckel auf und das Magma gelangt an die Oberfläche. Der Ausbruch eines Vulkans kann je nach der Zusammensetzung des Magmas und der Gase unterschiedlich ausfallen.

So wird bei manchen Vulkanausbrüchen das Oberflächengestein kilometerweit in die Luft geschleudert, wobei die ganze Bergkuppe bersten kann. Oder es bilden sich sogenannte Lahars - kochend heiße Lawinen aus Geröll- und Ascheschlamm - die mit über 100 km/h über die Seiten des Vulkans hinunterfließen. Andere Vulkanausbrüche zeichnen sich wiederum durch den Erguss von Lava, also von an die Erdoberfläche getretenem Magma, aus. Es kann auch vorkommen, dass lediglich große Aschemengen ausgestoßen werden, die die Umgebung bedecken, aber nicht besonders gefährlich sind. Was hingegen sehr gefährlich ist, sind sogenannte pyroklastische Ströme. Hierbei rauschen heiße Asche- und Glutwolken den Hang des Vulkans hinab und hinterlassen auf ihrem Weg nur Zerstörung.

Nicht immer sind für einen Vulkanausbruch jedoch die aufsteigenden Gesteine und der aufgrund der Gase steigende Druck verantwortlich. Vulkane sind sehr sensibel. Auch Erdbeben oder Bergstürze können dem Magma einen Weg nach oben öffnen und einen Vulkan zum Spucken bringen. Ein weiterer Auslöser eines Vulkanausbruchs kann ebenfalls eindringendes Grundwasser sein, das den Vulkan zum Explodieren bringt. Strömt frisches und gasreiches Magma in eine bereits bestehende Magmakammer, kann auch das einen Vulkan zum Ausbrechen bringen.

Wie entsteht ein Lahar?

Lahars sind vulkanische Schlammströme oder Murgänge, die dann entstehen können, sobald sich vulkanisches Material mit Wasser, wie beispielsweise Regen oder geschmolzenen Schnee und Eis, vermischt.

Welche Arten von Vulkanen gibt es?

Es gibt verschiedene Arten von Vulkanen, die sich dann auch in ihrer Ausbruchsform jeweils unterschiedlich verhalten.

• Schildvulkane: Diese Vulkane sind breit und sanft abfallend, die sich durch ihre breiten und flachen Profile auszeichnen. Schildvulkane entstehen, indem sich zahlreiche niedrigviskose Lavaströme ansammeln und weite Strecken zurücklegen, bevor sie erstarren. Die Eruptionen von Schildvulkanen sind in der Regel nicht explosiv und meist an divergierenden Grenzen oder über Hotspots zu finden.
• Stratovulkane: Bei diesen Vulkanen handelt es sich um steile Exemplare mit geschichteten Strukturen, die durch abwechselnde Eruptionen von Lavaströmen, pyroklastischem Material und vulkanischen Trümmern entstehen. Die Ausbrüche von Stratovulkanen können explosiv sein und erhebliche Aschewolken sowie pyroklastische Ströme verursachen. Vor allem an den Subduktionszonen von konvergenten Grenzen kommen Stratovulkane vor.
• Schlackenkegelvulkane: Solche Vulkane sind klein und kegelförmig und bestehen aus pyroklastischen Fragmenten wie Asche und Vulkangestein. Die Eruptionen von Schlackenkegelvulkanen sind vorwiegend nur von kurzer Dauer und führen im Vergleich zu den anderen Vulkantypen zu verhältnismäßig geringfügigen Ausbrüchen. Schlackenkegelvulkane können sich unabhängig voneinander oder aber auch an den Flanken von anderen, größeren Vulkanen bilden.

Welche Arten von Vulkanausbrüchen gibt es?

Ein wesentlicher Aspekt bei Vulkanausbrüchen ist die Viskosität des Magmas. Hierfür ist der Kieselsäuregehalt wichtig: Ist der Kieselsäuregehalt des Magmas hoch, so ist es viskoser und tendiert wegen des eingeschlossenen Gases und des daraus resultierenden Druckaufbaus zu explosiven Eruptionen. Auch flüchtige Stoffe wie Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid und Schwefeldioxid sind entscheidend für die Art der Eruption und die Explosivität eines Vulkanausbruchs.

Besonders explosiv ist ein Vulkanausbruch dann, wenn das Magma dickflüssig ist. Dann kann nämlich das Gas nicht so leicht aufsteigen und es entsteht ein immer größer werdender Druck bis die Gase sich schließlich durch eine enorme Explosion befreien. Dies passiert insbesondere in Subduktionszonen, da das Magma aus geschmolzener Erdkruste besonders reich an Silizium und dadurch sehr zähflüssig ist. Grundsätzlich kann man unterscheiden zwischen den folgenden Arten von Vulkanausbrüchen:

• Überschwängliche Eruptionen: Hier kommt es zu einem verhältnismäßig leichten Ausbruch mit einer sanften Freisetzung von Lava. Dies passiert meist in Form von Schildvulkanen; wenn sich Lavaströme über das umliegende Gelände ausbreiten und nach und nach die Form des Vulkans aufbauen.
• Explosive Eruptionen: Solche Vulkanausbrüche zeichnen sich durch plötzliches Freisetzen von eingeschlossenen gasen aus, was zu starken Explosionen führt, die Aschewolken, pyroklastische Ströme und vulkanische Trümmer verursachen können. Sowohl bei Stratovulkanen als auch bei Schlackenkegelvulkanen kommt es öfter zu solchen explosiven Eruptionen.
• Phreatomagmatische Eruptionen: Diese Eruptionen geschehen, wenn Magma mit Wasser wie beispielsweise Grundwasser oder mit Wasser aus Seen oder Ozeanen in Kontakt kommt. Wechselwirkungen zwischen Wasser und Magma führen nämlich zu explosiven, dampfgetriebenen Eruptionen, die feine Asche erzeugen und Krater bilden. Diese Art von Vulkanausbrüchen können bei unterschiedlichen Vulkantypen auftreten.

Quellen:

• Vulkanologie: Vulkane | Arten und Bildung Geologiewissenschaft (geologyscience.com)
• Vulkane: Ein Vulkan bricht aus - das passiert dabei | Naturgewalten | Natur | Verstehen | ARD alpha
• Naturgewalten: Vulkane - Vulkane - Naturgewalten - Natur - Planet Wissen (planet-wissen.de)