Vulkane

Heute weiß man, warum sich das Magma seinen Weg an die Erdoberfläche sucht. Doch nach wie vor stehen wir dieser unbändigen Kraft aus dem Erdinneren machtlos gegenüber.

Der Erdaufbau: Wie Magma entsteht

Die Erde besteht aus mehreren Schichten, die teils flüssig, teils fest sind. Der innere Kern besteht aus einer festen Metallschmelze, die trotz einer Temperatur von bis zu 5000 Grad Celsius nicht schmilzt. Schuld daran ist der hohe Druck von bis zu 3,6 Millionen Bar.

Aus dem gleichen Material besteht der äußere Kern, der dank des niedrigeren Drucks flüssig ist. Mit einer Dicke von fast 3000 Kilometern folgt der Erdmantel, in dem Magma entstehen kann. Der Erdmantel besteht aus Gestein, welches jedoch nur an der Gesteinsoberfläche leicht anschmilzt und so eine zähe, aber fließfähige Masse bildet.

Auch hier verhindert der hohe Druck, wie im Erdkern, ein Schmelzen des Materials. Erst wenn der Druck geringer wird, schmilzt das Mantelgestein und es entsteht Magma. Das kann entweder durch Druckunterschiede im Erdmantel geschehen, oder nahe an der Erdkruste, wenn durch die Plattentektonik Störungszonen mit geringerem Druck entstehen.

Die Erde – ein Flickenteppich

Vulkane zu lokalisieren, ist nicht schwer. Warum sie sich aber in bestimmten Regionen konzentrieren, andere Gebiete dagegen gar keine Vulkane besitzen, blieb lange im Verborgenen.

1912 brachte der deutsche Geowissenschaftler Alfred Wegener Licht ins Dunkel. Seine Theorie: Die Kontinente liegen nicht, wie jahrhundertelang angenommen, fest verankert auf der Erdkruste, sondern sie bewegen sich.

Wegener waren Ähnlichkeiten in der Gesteinszusammensetzung und bei Fossilienfunden in Südamerika und Afrika aufgefallen. Er folgerte daraus, dass die beiden Kontinente früher einmal miteinander verbunden waren. Und so ist es auch.

Die Erdkruste besteht nicht wie bei einem Plastikball aus einer einheitlichen Oberfläche. Sie ist eher mit einem alten Lederfußball vergleichbar, dessen einzelne Teile miteinander vernäht sind und irgendwann aufplatzen können. Nur dass bei einem Fußball bloß Luft entweichen kann, bei der Erde dagegen enorm heißes Material aus dem Inneren.

Der Pazifische Feuerring

Mittlerweile weiß man, dass die Erdkruste aus mehreren großen kontinentalen und ozeanischen Platten besteht. Diese Platten reiben sich aneinander, driften voneinander weg oder eine schiebt sich unter die andere. Genau an diesen Plattengrenzen befinden sich mehr als 90 Prozent aller Vulkane.

Die größte Konzentration an Vulkanen kann man am sogenannten Pazifischen Feuerring beobachten. Er reicht von der Westküste Amerikas über die Inselkette der Aleuten und Japan bis nach Indonesien und Papua-Neuguinea. In diesen Regionen schiebt sich die Pazifische Platte unter eine leichtere Kontinentalplatte. 45 Prozent aller Vulkane befinden sich an diesem Feuerring.

Hot Spots

Neben den Vulkanen an den Plattengrenzen gibt es auch noch feuerspeiende Berge, die mitten auf einer Platte liegen. Diese Bereiche nennen die Geologen Hot Spots. Hier ist die Wärmekonzentration in 30 bis 100 Kilometern Tiefe besonders hoch.

An diesen Schwachstellen der Erdkruste kann heißes Material aus dem Erdinneren aufsteigen und die Kruste langsam aufschmelzen. Wenn es die Erdoberfläche erreicht hat, entsteht ein neuer Vulkan.

Ein sogenannter Hot Spot bleibt ortstreu, das heißt, er bewegt sich nicht. Die Platte über ihm ist aber nach wie vor in Bewegung. Deshalb fräst sich ein Hot Spot nahezu in die Erdkruste ein, ganze Vulkanketten entstehen so mit der Zeit. Die Inselketten von Hawaii, den Kanaren oder den Kapverden sind zum Beispiel so entstanden.

Wie Vulkane entstehen

Die Erdkruste ist ständig in Bewegung. An Stellen, wo zwei Erdplatten auseinanderdriften, entsteht eine Lücke. Diese Lücke wird durch vulkanisches Material aus der Tiefe wieder aufgefüllt.

Die riesigen Mittelozeanischen Bergrücken, die auf mehr als 60.000 Kilometern die Erde umspannen, sind so entstanden. Der Großteil von ihnen liegt unter Wasser, doch an manchen Stellen treten sie als Inseln in Erscheinung. Island, die Azoren und die Galapagos-Inseln sind Teile eines Ozeanischen Rückens.

An den Mittelozeanischen Rücken wächst die Erde also in die Breite. Die Erdoberfläche bleibt aber in ihrer Ausdehnung konstant. Das liegt daran, dass an anderen Stellen der Erde sich eine ozeanische Platte unter eine kontinentale Platte schiebt.

Diese Stellen nennt man Subduktionszonen. Hier werden die Oberflächengesteine wie ein Keil unter die Erdkruste geschoben, bis sie eine Zone von gut 100 Kilometern Tiefe erreichen. Dort werden die Gesteine durch große Hitze aufgeschmolzen.

Zusätzlich gelangt Wasser aus den Meeren in diese Tiefen. Die geschmolzenen Gesteine, auch Magmen genannt, drängen zusammen mit dem Wasser an den Schwachstellen wieder an die Erdoberfläche.

In Verbindung mit Wasser ist Magma besonders gefährlich, da sich in dieser Zusammenstellung hoch explosive Gase entwickeln. Aus diesem Grund fanden – bis auf wenige Ausnahmen – die verheerendsten Vulkanausbrüche der Menschheitsgeschichte an diesen Subduktionszonen statt.

Vulkanausbrüche

Bevor ein Vulkan ausbricht, sammelt sich zunächst das zähflüssige Magma in einer Kammer, die mehrere Kilometer unter der Erdoberfläche liegt. Diese Kammer ist durch einen Schlot mit der Erdoberfläche verbunden.

Gase wie Schwefelwasserstoff oder Kohlenstoffdioxid bauen in der Kammer einen enormen Druck auf. Wird der Druck zu groß, bricht der obere Gesteinsdeckel auf und das Magma sucht sich seinen Weg an die Oberfläche.

Je nach Zusammensetzung des Magmas und der Gase kann der Ausbruch eines Vulkans unterschiedlich stark ausfallen. Bei manchen Ausbrüchen wird das Oberflächengestein kilometerweit in die Luft gestoßen.

Ganze Bergkuppen können dabei weggesprengt werden, wie zum Beispiel beim Ausbruch des Mount St. Helens im Jahr 1980. Dabei bildete sich auch ein sogenannter Lahar, eine kochend heiße Lawine aus Geröll- und Ascheschlamm, die sich mit mehr als 100 Kilometern pro Stunde die Flanke hinabbewegte.

Bei anderen Vulkanen dagegen ergießt sich die Lava – so wird Magma genannt, wenn es an der Erdoberfläche austritt – lediglich in einem zähflüssigen Strom den Hang hinab. Wiederum andere Vulkane stoßen große Aschemengen aus, die die ganze Umgebung bedecken, aber nicht sonderlich gefährlich sind.

Sehr gefährlich dagegen sind die sogenannten pyroklastischen Ströme. Dabei rasen enorm heiße Asche- und Glutwolken den Hang hinab und vernichten alles, was auf ihrem Weg liegt. Die Einwohner Pompejis sind beim Ausbruch des Vesuvs im Jahre 79 nach Christus von solchen Strömen überrascht worden.

Todesgefahr Vulkan?

Schätzungen zufolge starben in den vergangenen 400 Jahren weltweit etwa 300.000 Menschen durch die Folgen von Vulkanausbrüchen. Im Vergleich zu anderen Naturgewalten wie Erdbeben, Überschwemmungen oder Stürmen sind das verhältnismäßig wenige.

Das liegt zum einen daran, dass sich viele der gefährlichen Vulkane in abgelegenen Gegenden befinden. So forderte 1912 der Ausbruch des Katmai in Alaska, der als gewaltigster Ausbruch des 20. Jahrhunderts eingestuft wird, kaum Todesopfer. Er blieb von der Öffentlichkeit und den Wissenschaftlern nahezu unbemerkt.

Zudem treten verheerende Vulkanausbrüche eher selten auf. Im 20. Jahrhundert sind nur ein gutes Dutzend solcher Ausbrüche zu verzeichnen. Bei einigen von ihnen, wie bei den Ausbrüchen des Mount St. Helens 1980 oder des Montserrat 1997, starben nur eine Handvoll Menschen.

Dennoch bleibt die Faszination, die von Vulkanen ausgeht, nahezu ungebrochen. Gerade auch weil sie so unberechenbar sind. Man geht davon aus, dass es weltweit mehr als 600 aktive Vulkane gibt. Doch einen Vulkanausbruch zuverlässig vorherzusagen, gelingt den Wissenschaftlern trotz moderner Methoden bis heute nicht.

Lediglich Anzeichen können gedeutet werden. So gehen einem Vulkanausbruch meist kleinere, in hoher Konzentration auftretende Erdbeben voraus. Notwendige Evakuierungen können bei diesen Anzeichen dann schnell durchgeführt werden. Ob und wann aber ein Vulkan ausbricht, bestimmt er ganz alleine.

(Erstveröffentlichung 2010. Letzte Aktualisierung 16.01.2022)