Wie bricht ein Vulkan aus?

Ein Vulkan markiert eine Öffnung, in der Magma oder geschmolzenes Gestein in Form von Lava und verwandten Materialien die Erdoberfläche erreicht. Während viele Menschen an einen kegelförmigen Gipfel denken, wenn sie an einen Vulkan denken, gibt es eine Vielzahl von Landschaftsformen fallen in diese Kategorie, einschließlich mittelozeanischer Rücken und Spalten, die große Fluten ausbrechen Basalte. Vulkanausbrüche können eher ruhig und langsam sein, oder sie können dramatisch heftig und katastrophal sein. So oder so, sie sind ein Beweis für die anschwellende Unruhe der inneren Erde.

Vulkane finden sich typischerweise an zwei großen Orten auf dem Planeten: an den Grenzen tektonischer Platten und an sogenannten „Hotspots“, an denen Magma aus viel diskreteren Wärmequellen im Mantel aufsteigt. Divergente Plattengrenzen sind Risse, in denen aufsteigende Lava an submarinen Vulkanen frische ozeanische Kruste bildet. Wo eine Platte mit einer anderen kollidiert und sich darunter schiebt – ein Prozess namens „Subduktion“ – schmilzt die Tauchplatte in einer bestimmten Tiefe zu Brennstoffgürteln von Vulkanen. Hotspots sind nicht vollständig verstanden, aber sie scheinen für einige der Planeten verantwortlich zu sein beeindruckendsten Landschaftsformen, wie die hawaiianischen Schildvulkane und der massive Yellowstone Supervulkan.

Das Eruptionsverhalten eines bestimmten Vulkans hängt weitgehend vom Gas- und Mineralgehalt des Magmas ab, das ihn nährt. Gase, die als flüchtige Stoffe bezeichnet werden, umfassen Wasserdampf sowie Kohlendioxid, Schwefeldioxid und andere Elemente. Diese flüchtigen Stoffe werden in der Tiefe unter Druck gesetzt und dehnen sich aus, wenn sich das Magma der Oberfläche nähert oder es erreicht. Wie leicht Gase aus dem Magma entweichen können, hängt stark vom Anteil des Stoffes an Kieselsäure ab: Ein kieselsäurereiches Magma ist mehr viskos – das heißt, es fließt weniger leicht – und behindert die Gasfreisetzung stärker als ein silikaarmes, flüssigeres Magma. So sind silikahaltige Magmen anfälliger für explosive Eruptionen, da aufgestaute Gase einen starken Druck aufbauen. Der relative Anteil an Kieselsäure in Lava hilft bei der Klassifizierung: Basaltische Lava enthält wenig Kieselsäure; andesitische Lava, mittelschwer; und dazitische und rhyolithische Laven sind reich an Kieselsäure. Diese Kategorien können eruptives Verhalten erklären und auch die Gesteinsarten beschreiben, die letztendlich aus gehärteter Lava entstanden sind – geologische Formationen, die auf vergangene vulkanische Aktivitäten hinweisen.

Ein Vulkanausbruch kann Lavaströme, Gase und pyroklastische Stoffe freisetzen, bei denen es sich um die Trümmer von Lava oder Krustengestein handelt, die bei der Explosion zerschmettert wurden. Pyroklastisches Material, auch Tephra genannt, reicht von riesigen Blöcken und Bomben bis hin zu pulverisierter Asche und Asche. Zu den zerstörerischsten Ereignissen im Zusammenhang mit explosiven Eruptionen gehören pyroklastische Ströme und Wellen, die manchmal als „nuée ardente“ bezeichnet werden. -- Französisch für „glühende Wolke“. Pyroklastische Ströme sind sich schnell bewegende Vorhänge aus brennendem Gas und Gestein, die über die Schultern von Vulkan. An ihren Rändern können sie Aschewolken aufwirbeln – pyroklastische Wellen – die im Gegensatz zu den Strömen topografische Barrieren überwinden und beeindruckende Entfernungen zurücklegen können. Beeindruckend sind auch Lahars, wassergesättigte Schuttströme – die zum Beispiel von schnell schmelzenden Gipfelgletschern freigesetzt werden – die Flusstäler hinunterrasen und Vulkane entwässern können.

Ein gängiges Kategorisierungsschema für explosive Eruptionen benennt jeden Typ nach bestimmten Vulkanen, die ihn beispielhaft darstellen. Hawaiianische Eruptionen sind normalerweise ruhige Ströme basaltischer Lava. Strombolianische Eruptionen beschreiben fast kontinuierliche Eruptionen von gasförmiger Lava mit mittlerer Intensität, die oft durch kleine Explosionen gekennzeichnet sind, die Lavaklumpen in die Luft schleudern. Vulkanische Eruptionen sind noch explosiver: Gase sammeln sich unter der Kruste, die von zähflüssiger Lava gebildet wird, und brechen schließlich hervor, um Bimsstein und eine große Aschewolke zu spucken. Peléan-Eruptionen zeigen explosive Energiefreisetzungen nach dem Einsturz eines Lavadoms; die bestimmenden Produkte sind pyroklastische Ströme und Schwallungen. Diese sengenden Lawinen charakterisieren auch Plinian-Eruptionen, außergewöhnlich starke Ereignisse, die titanische Aschewolken und manchmal die kollabierten Krater, die Calderas genannt werden, produzieren.