Eine Reise auf den Spuren des Vulkanismus

Der Vulkan Kilauea befindet sich inmitten der Inselkette von Hawaii die aus
fünf mächtigen Lavadomen zusammengeschweißt wurde und seine
Entstehung einem Hot Spot verdankt. Ein Hot Spot ist mit einem Schweiß-
brenner vergleichbar, der, unter eine Metallplatte gehalten, eine Reihe
von Aufwerfungen verursachen würde. Dieser Hot Spot hat
die ‘Lavaberge’ zuerst unter der Wasseroberfläche geschaffen und
später auch über dem Meeresspiegel weiter wachsen lassen. Durch die
Kontinentaldrift der Platte – bei gleichbleibender Position der Magmaquelle –
haben sich so von Nord nach Süd mehrere Vulkane gebildet, die in ihrem
Verlauf im Gradnetz nach Südosten immer jünger werden.

Laut den Geologen Hans Pichler und Rolf Schick befindet sich der
süditalienische Vulkan Ätna an einer Grenze, an der die eurasische und die
afrikanische Platte aneinander vorbeigleiten. „Die dabei auftretenden
Scherrkräfte haben tiefgreifende Dehnungsfugen geschaffen, die durch die
Erdkruste hindurch bis hinab in den oberen Erdmantel reichen.“ Durch
diese tektonische Aktivität der Erdplatten haben sich mehrere
Bruchrichtungen entwickelt. Der Vulkan liegt auf der Zone, an der sich vier
Bruchrichtungen schneiden, deren Verlauf in unterschiedliche
Himmelsrichtungen gehen. Neben der Plattengrenze ist die sogenannte
Comiso-Messina-Verwerfung ausschlaggebend, die auf einer Länge von
mehreren hundert Kilometern aktiv ist. Dieses ‘Bruchsystem’ verhilft dem
Magma zu einem leichteren Aufstieg. Seit 600000 Jahren ist dieses Gebiet
vulkanisch aktiv. Aus den vulkanischen Ablagerungen hat sich vor etwa
3000 Jahren der Ätna herausgebildet.

Wie die Mehrzahl seiner Artgenossen befindet sich der Schichtvulkan Vesuv
an einer Subduktionszone. An dieser Bruchstelle schiebt sich die
ozeanische afrikanische Platte unter die kontinentale eurasische Platte und
taucht ab. An der ‘Knickstelle’ tritt Magma an die Erdoberfläche. Erreicht das
Magma die Erdoberfläche bildet sich dort ein Vulkan. Vor etwa 30000
Jahren entstand so der Urvulkan Monte Somma. Bei der von Plinius dem
Jüngeren beschriebenen Eruption im Jahre 79 hat sich aus dem Berg ein
zweiter Gipfel ‘herausgeschoben’, der Monte Vesuvio.

Wie auch über dem ozeanischen Boden entstehen Vulkane inmitten
kontinentaler Platten über mantle plumes. „Sie haben überwiegend
basaltische Zusammensetzung (…)” Im folgenden Schema ist die
Entstehung eines Hot Spots dargestellt:
Wie in obiger Grafik dargestellt, ist ein mantle plume eine aufsteigende pilz-
und schlauchförmige Magmasäule aus dem Erdinneren. Durchbricht sie die
äußere Kruste, so schmilzt diese und die Lava quillt an die Erdoberfläche.

Der Ursprung eines Hot Spots liegt im flüssigen äußeren Kern. Durch einen
Zufuhrkanal (Plume) steigt sehr heißes, zähplastisches Gestein aus dem
Erdinneren an die Erdoberfläche. An dieser Austrittstelle entsteht ein Vulkan.
Im Laufe der Jahrhunderte bewegt sich die Lithosphäre darüber hinweg und
der Vulkan wird von der Magmakammer abgeschnitten und erlischt. Ein
neues Plattenstück nimmt den Platz des Alten ein und es bildet sich erneut
ein Vulkan. Dieser Wechsel wiederholt sich solange der Hot Spot aktiv ist.
Auf diese Weise entstehen ganze Inselketten, beispielsweise die amerikanische
Inselkette Hawaii.

Ozeanische oder kontinentale Intraplattenvulkane entstehen nicht an
divergenten oder konvergenten Plattenrändern, sondern befinden sich
inmitten von Platten. An Stellen, an denen das Erdinnere besonders aktiv ist,
steigt das Magma in einer Säule nach oben und bildet die sogenannten „Hot
Spots”.

Da sich durch die ständige Krustenbildung bei divergierenden Platten die Oberfläche der Erde
ständig vergrößern müsste, passiert bei einer Subduktion folgendes:
Eine ozeanische und eine kontinentale Platte bewegen sich aufeinander zu. Die ozeanische
Platte wird unter die kontinentale Platte gedrückt und in circa 100 km Tiefe durch die dort
herrrschenden hohen Temperaturen geschmolzen. Dieses flüssige Gestein dringt durch
Spalten und Risse nach oben und bildet an den Austrittsstellen Vulkane, wie
in nebenstehender Grafik verdeutlicht wird. Diesen Vorgang nennt man
Subduktionsvulkanismus und die Gebiete werden als Subduktionszonen
bezeichnet. Es wird weltweit genausoviel Lithosphäre aufgeschmolzen wie
an dem ozeanischen Rücken gebildet wird.

Der häufigste Vulkanismus und die „bedeutendsten Krustenbildungs-
prozesse der Erde” finden auf den Ozeanböden beim Auseinanderdriften
ozeanischer Platten statt. In diesen Spreizungszonen steigt heißes Mantel-
material auf, ’schweißt’ den angrenzenden Platten frisches Material an und
bildet neues Krustenmaterial. Das bedeutet, dass sich der Meeresboden
ausbreitet. Man nennt diesen Vorgang auch „Sea-Floor-Spreading”. Der
nordozeanische Rücken, der in der Mitte zwischen Amerika, Europa und
Afrika liegt, stellt so die längste Vulkankette der Erde dar (ca. 6000 km)
und wächst ununterbrochen weiter.

Der Aufbau der Erde und die damit zusammenhängenden Bewegungen
führen zur Plattentektonik. Im Rahmen dieser Theorie fasst man die
Erdkruste und den äußersten Teil des Mantels zusammen und nennt diese
Schicht Lithosphäre. Sie hat eine Dicke von 70 km bis maximal 200 km.
Die Erdkruste besteht aus großen und vielen kleineren Platten, die entweder
kontinental oder ozeanisch sind. Im ozeanischen Bereich sind diese
durchschnittlich 10 km stark und bestehen größtenteils aus Basalt. Im
kontinentalen Bereich sind sie 30 – 40 km stark und bestehen überwiegend
aus Granit. Die Platten selbst sind starre Körper und haben keine eigene
Antriebskraft, sondern bewegen sich nur aufgrund der Konvektions-
strömungen im Erdinneren. Große Temperatur- und Dichteunterschiede in
einer zähflüssigen Schicht im oberen Mantel, die auch Astenosphäre
genannt wird und von der festen Lithosphäre und den ebenfalls festen
tieferen Mantelschichten eingerahmt wird, führen dazu, dass heißes Material
durch seine geringere Dichte nach oben steigt, dort abkühlt und dann durch
die größere spezifische Dichte wieder nach unten sinkt. Die Platten gleiten
dabei auf der zähen Astenosphäre und können an einigen Stellen
auseinanderdriften. Man spricht hier von divergenten Ozean- und
Kontinentalplatten. Wandern Platten aufeinander zu, werden sie als
konvergente Platten bezeichnet.

Um das vulkanische Geschehen verstehen zu können, ist es notwendig, sich
zunächst mit dem Aufbau der Erde zu befassen.
„Die Erde ist schalenförmig aufgebaut“ und setzt sich aus dem Erdkern,
dem Erdmantel und der Erdkruste (Lithosphäre) zusammen.
Der Erdkern beträgt ca. 16% des Erdvolumens und besteht aus dem
inneren, festen und dem äußeren, flüssigen Erdkern. Seine
Hauptbestandteile sind Eisen und Nickel. In einer Tiefe von 5100 km bis
6370 km herrschen Temperaturen von 2800 – 5000 Grad.

Um diesen Kern liegt der Mantel, der die Hauptmasse der Erde (ca. 82%) darstellt. Dieser gliedert sich in zwei Zonen:
Den unteren und den oberen Mantel.
Er besteht aus Nickel, Eisen, Silizium und Magnesium. In dieser Erdtiefe von 900 km bis 2900 km betragen die Temperaturen 1700 – 2800 Grad. Hier entstehen die Magmen.
Die äußere starre Schale ist die Erdkruste (ca 2%) und reicht durchschnittlich bis in eine Tiefe von 35 km.
Sie besteht aus Silizium, Magnesium und Aluminium und wird in die untere und in die obere Kruste
unterteilt.