Eine Reise auf den Spuren des Vulkanismus

Die Facharbeit über die seit der Antike gefürchteten „Feuerberge“ hat mir
sehr interessante Erkenntnisse gebracht.
Der typische Vertreter der Schichtvulkane ist der Vesuv. Er sitzt auf einer
kontinentalen Kruste und ist gefährlich, weil hier zähflüssiges Magma durch
die Aufschmelzung siliziumreicher Gesteine entsteht. Dadurch neigt der
Berg zu gewaltigen Eruptionen, bei denen riesige Mengen an Locker-
material in die Luft geschleudert werden. Die herabfallende Tephra und die
zähflüssige, langsamfließende Schmelze, die sich in unmittelbarer Nähe
des Kegels ablagert, sorgt für den schichtförmigen Aufbau des Kegels.
Auch der Ätna ist ein Schichtvulkan und liegt im Kontinentalbereich. Er
weist jedoch Parallelen zum Kilauea auf. Seine weiträumige Ausdehnung
erinnert an den Schildvulkan Kilauea. Der Grund dafür liegt in der
Beschaffenheit der Laven. Die Magmen beider Vulkane entstehen bei
hohen Temperaturen im Erdmantel, sind dünnflüssig und können nach dem
Ausfließen weite Strecken zurücklegen und große Gebiete bedecken. Da
sowohl der Ätna als auch der Kilauea auf Zerrspalten sitzen, können die
Schmelzen durch diese Dehnungsfugen im Untergrund leichter nach oben
steigen und beim Aufstieg bereits Gase abgeben. Dies nimmt den Bergen
den explosiven Charakter und die Lava kann ruhig ausfließen. Explosiv
gebildete Förderprodukte treten hier sehr selten auf. Beide Vulkane sind
überwiegend aus Lava aufgebaut und dauernd aktiv. Die Daueraktivität
beschränkt sich auf den Gipfelbereich und äußert sich in hohen Fontänen
und Gaswolken. Gemeinsam mit dem Vesuv neigt der Ätna zu
rhythmischen Eruptionen, bei denen Lockermaterial herausgeschleudert
wird.
Beim Vergleich der Vulkane Vesuv, Ätna und Kilauea komme ich zu dem
Ergebnis, dass jeder Vulkan einzigartig ist. Trotzdem finden sich manche
Gemeinsamkeiten.

Die objektive Betrachtung der Vulkane mit den Augen eines Geologen
weicht von der Ansicht eines subjektiven Betrachters ohne ein
geographisches Hintergrundwissen ab. Für diese sind Vulkane eine
trügerische Sache, da sie nach jahrhundertelangen Ruhephasen plötzlich
unverhofft ausbrechen und ihre ganze Umgebung in Mitleidenschaft reißen.
Obwohl die Ausbruchszyklen oft nicht vorhersehbar sind, wagen sich die
Menschen nach einem Ausbruch wieder in die zerstörten Gebiete zurück,
da zum Beispiel der mit Lava bedeckte Boden bei einem Ausbruch des
Ätnas nach ein paar Jahren agrarisch nutzbar und weitaus fruchtbarer als
das Umland war. Die immer wieder zunehmende Menschendichte in
Vulkangebieten wird seit dem Altertum durch die dort entstandenen
Handelsgeflechte bestätigt.
Vielleicht ist es eine ausgleichende Gerechtigkeit der Natur, dass die
Zerstörung durch Vulkanausbrüche den nachfolgenden Generationen
verbesserte Lebensbedingungen durch erhöhte Fruchtbarkeit in den
Lavagebieten bringen.

Der Vesuv gehört zu den tephrareichen Stratovulkanen. Seine Auswurf-
produkte setzen sich je zur Hälfte aus Tephra und aus Lava zusammen.
Bei dem lavareichen Ätna besteht „[d]ie Tephra (…) überwiegend aus
Schlacken und Lapilli[.] (…) Bimssteine sind überaus selten“.
Auf Hawaii machen „[p]yroklastische Ablagerungen (…) weniger als 1% der
Förderprodukte aus.“
Die Lavaströme des Vesuvs sind aufgrund ihrer Zähflüssigkeit und ihrer
niedrigen Temperaturen kurz und es dominiert die Aa-Lava.
Die dünnflüssigeren Lavaströme des Ätna ähneln denen des Kilauea,
erreichen jedoch nur in Ausnahmefällen Längen über drei Kilometer. Bei
beiden entstehen Pahoehoe- und Aa-Laven neben Lavatunnels und
Kissenlaven.

Die Dünnflüssigkeit und die hohe Temperatur der hawaiianischen
Schmelze ist für die schnellen und langen Lavaströme verantwortlich.

Die Entstehung eines Lavatunnels begünstigt das lange Fließen der
Ströme. Er entsteht, wenn sehr heiße Lava aus den Flanken austritt. Die
äußerste Schicht erstarrt durch den Temperaturunterschied. In der
entstandenen Röhre fließt die heiße Lava lange weiter, da sie nicht so
schnell abkühlt.

Die verfestigten Laven des Kilauea bestehen überwiegend aus Pahoehoe-,
Aa- und Kissenlaven. Letztere sind für das ständige Wachstum der Inseln
verantwortlich. Bei einer Unterwassereruption oder bei einem Eintritt der
Lava in das Meer entstehen durch das plötzliche Abschrecken der Lava im
Meerwasser diese runden, ovalen oder schlauchförmigen Gebilde mit einer
glasigen Kruste.

Eine besondere Lavaform, die nur auf Hawaii zu finden ist, wird ‘Pelés
Haar’ genannt. Die aufspritzenden Lavafontänen erkalten, werden vom
Winde verweht und fallen als feine ‘Glasfäden’ zur Erde zurück.

Die Ausbrüche des Ätna sind überwiegend effusiv. 90% der Förderprodukte
sind Laven. ‘Steckt’ die Lava tief im Förderschlot, werden Aschen, Gase
und Schlacken ausgeworfen. Diese entstehen bei der ‘explosiven
Entgasung’, bei der Lavafetzen herausgerissen werden und sich in der Luft
verfestigen. Ist der Schlot relativ hoch mit Lava gefüllt, so fallen die
Auswürfe noch flüssig auf den Boden zurück. Man bezeichnet diesen
Vorgang als ‘ejektive Tätigkeit’. Da das Gas im oberen Teil des Schlotes
entweicht, bleibt im unteren Teil die gasarme Schmelze, auch Epi-Magma
genannt, übrig. Aufgrund des geringen Gasanteils ist das Magma
hochviskos und fließt langsam aus den Spalten heraus. Die Temperaturen
der Ätna-Laven bei Dauertätigkeit und am Ende von Flankenausbrüchen
betragen zwischen 1000 und 1080° C. Kurze Ströme von ein bis drei
Kilometer Länge sind typisch für den Ätna. An diesem Vulkan dominiert
die Brocken- oder Aa-Lava.

Die Magmen können als Pyroklastika oder als Lava vom Vulkan
ausgeworfen werden. Die chemische Zusammensetzung der Schmelze ist
für das Fließverhalten, die Fließgeschwindigkeit und die Erscheinungsform
verantwortlich. Vor allem der Anteil an Kieselsäure im Magma ist wichtig,
um Aussagen über das Fließverhalten der Lava treffen zu können. Die
Lava des Vesuvs enthält viel Kieselsäure und ist deshalb hochviskos, was
sie zähflüssig und träge werden lässt. Die Lavaströme sind kurz und lagern
sich in der Nähe des Kegels ab. Aufgrund der langsamen Fließ-
geschwindigkeit ist diese zähflüssige Lava nur wenig in Bewegung und der
Gasanteil verringert sich kaum. Kühlt die Lava ab, ist immer noch ein relativ
hoher Gasanteil in dem entstehenden Gestein vorhanden. Nach der
Erkaltung bleibt ein rauhes, blockartiges Gestein, das nach seiner Ober-
flächenform Blocklava (auch Aa-Lava) genannt wird. Eine weitere Form
von Lava ist die Pahoehoe-Lava, die auch als Seil- oder Stricklava
bezeichnet wird. Sie ist nur in der Nähe des Ausbruchsortes zu finden. Die
Schmelze ist hier noch heiß und flüssig und durch die schnelle
Fließbewegung bilden sich wulst- und strickartige Oberflächenformen.
Da die vesuvische siliziumreiche Schmelze sehr zähflüssig und daher
stark explosiv ist, werden bei einem Gipfelausbruch riesige Mengen an
Pyroklastika, die man in Lapilli, Bomben, Aschen und Bims unterteilt,
in die Luft geschleudert.
„(…) 79 n. Chr. kam es zu einer Eruption.
Millionen Tonnen Lava, Bimsstein und Asche
schossen in den Himmel. (…) Pompeji wurde
unter einer drei bis fünf Meter dicken Bimsstein-
und Ascheschicht begraben.“
Der Vesuv zählt daher zu den tephrareichen Stratovulkanen.

Die Ausbrüche der drei in den vorausgehenden Absätzen beschriebenen
Vulkane lassen sich anhand ihrer Explosivität und ihrer Explosionsart
vergleichen. Der Vesuv zeigt die gewaltigsten Explosionen. Neben dem
explosiven Auswurf von Lockermaterial fließt auch Lava effusiv aus.
Diesen gemischt explosiv-effusiven Charakter besitzt auch der Ätna. Dort
erfolgt im Gipfelbereich eine Dauertätigkeit mit entströmenden Gasen,
Fontänen und gelegentlichem Auswurf von kleinen Mengen an
Pyroklastika. Aus den Nebenkratern fließen Lavaströme. Aufgrund des
geringen Gasgehalts der Schmelze sind die Eruptionen des Kilauea ruhig.
Auch er ist ständig aktiv. Die riesigen Fontänen und die großen Lavaströme
ähneln denen des Ätna.

Der Kilaueavulkan „(…) steht an der Grenze zwischen der effusiven und
explosiven Tätigkeit“. Das aufsteigende Magma kommt aus Tiefen von bis
zu 2900 m. Die so tief geförderte Schmelze ist sehr heiß, gasarm und
niedrig viskos. Deshalb gibt es kaum explosive Ausbrüche. Die Gipfel-
eruptionen beschränken sich auf „fontänenartiges Aufspritzen“. Die
Fontänen entstehen durch schnell aufsteigende und sich explosionsartig
ausdehnende Gasblasen, die Magmafetzen mit sich reißen und einige
hundert Meter hoch steigen. Diese Form des Ausbruchs wird als ‘Hawaii-
Dynamik’ bezeichnet und kommt nur bei den dünnflüssigsten basaltischen
Magmen vor. Neben dem Hauptauswurf aus dem Gipfelkrater finden
Flankeneruptionen statt, die für die flächendeckenden Lavaströme
verantwortlich sind. „Die thermisch intensivste Art der Daueraktivität beim
Kilauea ist die der Lavaseen”. Das äußerst dünnflüssige Magma steht
dabei hoch im Schlot, steigt auf und ab und füllt die Caldera auf. Steigt
deren Inhalt über den Kraterrand, so fließt die Lava in Strömen ab.

Der Entstehungsort, die ‘Quelle’, der Ätna-Magmen liegt in etwa 70 bis 120
Kilometer Tiefe. Durch partielles Aufschmelzen von Pyrolit (Gestein des
oberen Erdmantels) entstehen alkalin-basaltische, kieselsäurearme
Schmelzen, die spezifisch leichter sind als das Umgebungsgestein.“ Die
chemische Zusammensetzung zeigt, dass die Schmelze keine Bestandteile
aus dem oberen Erdmantel enthält und somit aus einem tiefliegenden
Magmenherd gefördert wird. Die tektonische Lage des Ätnas bewirkt, dass
diese basaltische, flüssige Schmelze an den Dehnungsfugen leicht
aufsteigen kann und dabei einen Großteil ihrer gelösten Gase bereits
abgeben kann. Dadurch neigt der Berg nicht zu stark explosiven
Ausbrüchen. Der Ätna ist bekannt für seine Daueraktivität, die auf die
Gipfelregionen beschränkt ist und auf den kontinuierlichen und langsamen
Aufstieg der Schmelze zurückzuführen ist. Dabei findet zumeist eine
schwache Entgasung mit dem Ausstoß von Fumarolen40 und Dämpfen statt.
Zeitweise erfolgt aber auch eine explosive Entgasung, bei der rhythmische,
kleine Explosionen stattfinden, die beim Platzen von aufsteigenden Blasen
im oberen Teil des Schlots entstehen. Hierbei werden Lavafetzen in die Luft
geschleudert. Dieses Eruptionsverhalten wird als ‘Stromboli-Dynamik’
bezeichnet, da die vom Vulkan Stromboli bekannten rhythmischen Eruptionen beim
Ätna genauso stattfinden. Neben dieser Dauertätigkeit strömt in tieferen
Regionen an Eruptionsspalten, deren Länge von einigen hundert Metern bis zu
mehreren Kilometern betragen können, Lava ruhig aus.
“Kegelförmige Kamine entstehen, wenn aus den Lavaströmen
verbliebene Gasreste schwach explosiv entweichen”

Die Heftigkeit eines Vulkanausbruchs ist von der Viskosität des Magmas
abhängig. Diese ergibt sich aus der Position des Vulkans und seiner
Magmakammer. Der Vesuv liegt auf einer kontinentalen Kruste. Hier wird
siliziumreiches Gestein aufgeschmolzen, das Magma ist daher sehr
zähflüssig. Während der langen Ruhephasen erstarrt die im Schlot
verbleibende zähe Lava und verstopft diesen. Der steigende Druck der
gelösten Gase in der aufsteigenden Schmelze wird schließlich zu groß und
in einer plötzlichen, gewaltigen Eruption, die Vulkanologen als „plinianisch“
bezeichnen, wird der Schlot oder auch der ganze Berggipfel weggesprengt.
Da sich die Magmakammer in nur fünf Kilometer Tiefe befindet, wird die
Schmelze zusätzlich von außen mit Grundwasser angereichert. Dieses
verdampft sofort und die explosive Wirkung wird potenziert. Dabei treten
neben großen Mengen von Lava auch Pyroklastika aus. Der Auswurf, der
bis in die Atmosphäre geschleudert wird, trägt die Bezeichnung ‘plinianische
Säule’. „Beispiel: Am 5.-6. November 472 förderte eine Eruption unter lautem
Getöse ungeheure Mengen glühenden Materials. Asche soll bis nach Konstantinopel
gelangt sein.“ Große Aschemengen und Gesteinsbrocken wurden herausgeschleudert
und Glutwolken stürzten die Hänge hinab. Lässt der Druck im Inneren des Kegels
nach, so treten Laven auch in „Flankeneruptionen“ aus. Dieser effusive Ausfluss
erfolgte beim Ausbruch von 1760, bei dem sich zwei Spalten öffneten und
Lava austrat. Diese auch 1861 und 1868 beobachtete Erscheinung verdeutlicht, dass der
Vesuv, wie auch sein sizilianischer ‘Kollege’ Ätna ein Vulkan des gemischt-explosiv-effusiven
Typs ist.

Aus den obigen Punkten geht hevor, dass sich die Vulkane Ätna, Vesuv
und Kilauea hinsichtlich ihrer Form und ihres Aufbaus unterscheiden. Der
Vesuv ist im Gegensatz zu den beiden anderen Vulkanen relativ klein und
hat steil abfallende Hangneigungen. Der Kilauea hat eine unterseeische
Basis und ist der größte Vulkan. Er hat die flachwinkeligste Hangneigung.
Der Ätna sitzt als einziger auf einem festen Sockel und hat
Ausbruchsflanken und eine Vielzahl von Parasitärkratern.