Infoblatt Vulkanausbrüche

Ursache, Auswirkungen, Klassifizierung




Jeder hat schon Bilder und Filme von Vulkanausbrüchen gesehen. Aber was unterscheidet Bilder einer Eruption auf Hawaii von solchen eines Ausbruchs auf der Karibikinsel Montserrat? Auf den Bildern aus Hawaii sind rotglühende Lavafontänen und Lavaströme zu sehen. Auf Bildern von Montserrat dagegen sind graue Aschenwolken, die kilometerweit in die Atmosphäre aufsteigen zu erkennen und Aschenströme, die über die Küstenebene ins Meer jagen. Die Ursachen für diese unterschiedlichen Eruptionsarten liegen in den Eigenschaften von Magma, geschmolzenem Gestein und den Vorgängen, die einen Vulkanausbruch steuern.


Klassifikation von Vulkanausbrüchen

Vulkanausbrüche werden nach ihrer Explosivität klassifiziert. Als Maß für die Explosivität dient dabei zum einen die Fragmentierung des Magmas, d. h. der Anteil des Magmas, der bei der Eruption zu kleinen Ascheteilchen zerrissen wird sowie die regionale Verbreitung der Ablagerungen.
Durch diese einfache Unterteilung werden drei wichtige Eruptionstypen unterschieden, die sich durch zunehmende Explosivität auszeichnen:

• hawaiianische Eruptionen, bei denen das Magma nur wenig zerfetzt und in unmittelbarer Nähe des Eruptionspunktes (Schlotes) abgelagert wird,
• strombolianische Eruptionen, bei denen das Magma ebenfalls nur wenig fragmentiert wird, die Lavafetzen aber durch einzelne Explosionen über größere Flächen verbreitet werden, und
• plinianische Eruptionen, bei denen das Magma stark fragmentiert und über viele Hundert-Quadratkilometer große Gebiete verteilt wird.

Die Ursache für die unterschiedlichen Eruptionsarten liegt vor allem im Entgasungsverhalten der Magmen begründet.


Entgasung von Magma: Der bestimmende Faktor von Vulkanausbrüchen

Flüssiges Gestein (Magma) enthält Gase in gelöster Form (vor allem Wasserdampf und Kohlendioxid). Die Fähigkeit des Magmas, Gase aufzunehmen, sinkt mit fallendem Druck (siehe Abbildung). Wenn daher beim Aufstieg des Magmas der Druck, der auf das Magma ausgeübt wird, sinkt, wird schließlich ein Druck erreicht, bei dem die Gase nicht mehr im Magma gelöst bleiben können; es beginnt die Bildung von Gasblasen [dies entspricht der Erfahrung mit einer Sprudelflasche: wenn durch das Öffnen der Überdruck in der Flasche gesenkt wird, was am Zischen zu erkennen ist, beginnt die Bildung von Blasen].




Durch die Bildung von Blasen wird die Dichte des Magmas (Schmelze + Blasen) schnell verringert, wodurch der Aufstieg beschleunigt wird. Die Gasblasen wachsen dabei durch zwei Mechanismen:

• durch den Aufstieg nimmt der Außendruck ab und die Blasen dehnen sich aus, ohne dass die Gasmenge zunimmt,
• die aufsteigende Schmelze kann durch die weitere Druckentlastung immer weniger Gas in Lösung enthalten und gibt zusätzlich Gas an die bereits vorhandenen Blasen ab (statt neue Blasen zu bilden).

[Wenn man ein Glas mit Limonade (oder auch Bier) füllt, kann man beobachten, wie die Gasbläschen beim Aufstieg wachsen; das Experiment ist trinken!]
In dem Magma kann nun Folgendes passieren: Das Magma dringt in eine Magmenkammer ein und bleibt dort "gefangen", bis der Gasdruck oder der Auftrieb des Magmas gewaltsam einen Weg an die Erdoberfläche bahnen.
Wenn durch den Beginn der Eruption der Druck in der Magmenkammer sinkt, wird schlagartig weiteres Gas freigesetzt, welches sich explosionsartig ausdehnt und das Magma an die Erdoberfläche treibt. Es kommt zu einer plinianischen Eruption. Die Entwicklung einer solchen Eruption wird durch eine hohe Viskosität (= Zähflüssigkeit) des Magmas begünstigt, die ein rasches Entweichen der Gasblasen verhindert.
Ist das Magma dagegen mehr oder weniger dünnflüssig, können sich die Gasblasen relativ frei in dem Magma bewegen und steigen schneller auf als das Magma. Entlang von Spalten eilen die Gase der Schmelze voraus oder sie entweichen durch eine freie Oberfläche des Magmas im Schlot. Das Magma ist dann schon stark entgast, wenn es die Erdoberfläche erreicht, und wird relativ "friedlich" durch Lavafontänen gefördert: Es kommt zu einer hawaiianischen Eruption.
Das Ausbruchverhalten eines Vulkans hängt also von dem Verlauf der Entgasung ab, die zu einem großen Teil durch die Viskosität gesteuert wird. Diese wiederum hängt von der chemischen Zusammensetzung der Schmelze ab, wobei der wichtigste Faktor der SiO₂-Gehalt des Magmas ist: Magmen mit niedrigem SiO₂-Gehalt (Basalte) sind relativ dünnflüssig (Hawaii), solche mit hohem SiO₂-Gehalt (Dacit, Rhyolith) zähflüssig (Pinatubo, Mount St. Helens, Montserrat).