Wenn auf der Erde Erschütterungen auftreten, wie z.B. bei einem Erdbeben, so pflanzt sich die Erschütterung in Form von Wellen durch den Erdkörper fort. Der Weg dieser Raumwellen verläuft jedoch nicht geradlinig, sondern wird je nach Beschaffenheit der Erdmaterie beeinflusst. So werden die Wellen entweder gebrochen, gehemmt, beschleunigt oder reflektiert.

Aus dieser Begebenheit haben Wissenschaftler erkannt, dass die Erde wohl nicht einheitlich aufgebaut ist, sondern sich in verschiedene Schichten unterteilt, die um einen Kern im Innersten der Erde gelagert sind. Diese Schichten werden Schalen genannt.

Die äußerste Schale ist die Erdkruste, welche für uns am Wichtigsten ist, da sich an ihrer Oberfläche der Vulkanismus abspielt.

Unter den Kontinenten besteht die Erdkruste großenteils aus hellen, granitischen Gesteinen, in denen Silizium und Aluminium die vorherrschenden Elemente sind.

Deshalb wird diese Schicht auch „Sial" genannt.

Unter ihr folgt eine Schicht, die wegen des Vorherrschens von Silizium und Magnesium auch „Sima" genannt wird. Die gesamte kontinentale Kruste (also Sial und Sima) ist etwa 40-50 km dick. Unter dem Meeresboden liegt nur die Schicht Sima in einer Stärke von 5-8 km.

Diese beiden Schichten werden zusammen auch Lithosphäre genannt. Daran schließt sich die Asthenosphäre an und darauf folgt der „Oberer Erdmantel", der

hauptsächlich aus Olivin besteht und zähflüssig ist.

Ihm folgt der „Untere Erdmantel" und dann kommt der „Äußere- und Innere Erdkern", der durch eine Sulfid- und Oxidschale vom Erdmantel getrennt ist.

Dieser Aufbau der Erde ist für das Verständnis der Ursachen des Vulkanismus grundlegend.

Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelte der deutsche Wissenschaftler Alfred Wegener die Theorie der Kontinentalveschiebung und verfochte sie, allen Gegen-

stimmen zum Trotz, bis zu seinem Tode im grönländischen Eis im Jahre 1930.

Ihm war besonders aufgefallen, dass die Ränder der Kontinente (wie etwa Südamerika mit Afrika) ungefähr aneinanderpassen, aber auch dass z.B. der Gebirgszug der Appalachen im Osten Nordamerikas abrupt abbricht und auf der anderen Seite des Atlantiks in Irland, Schottland und Skandinavien wider auftaucht.

Dessen noch nicht genug, sah er in der Gleichartigkeit der alten amerikanischen und europäischen Fossilien und in den Unterschieden der jüngeren Fossilienfunden beider Kontinente einen weiteren Beweis dafür, dass alle Kontinente früher einen großen Superkontinent gebildet haben müssen.

Wegener nannte diesen großen Kontinent „Pangäa"

In den 40er Jahren dieses Jahrhunderts begann man zunehmend den Meeresboden zu erforschen und entdeckte auf den Ozeanböden lange gebirgsförmige Gesteinsansammlungen, die sich durch alle Weltmeere ziehen und miteinander verbunden sind. Diese unterseeischen Gebirge werden Ozeanische Rücken genannt und bilden ein System von etwa 70000 km Länge.

Genauere Untersuchungen der Rückensysteme ergaben, dass sie in ihrer Längsachse aufgerissen sind und von Spalten durchsetzt werden, den sogenannten „Rifts". Diese Rifts sind Vulkanzonen ersten Ranges.

Als im Jahre 1960 Meeresgeophysiker das Erdmagnetfeld über dem Ozeanboden vermaßen, fanden sie heraus, dass das Feld unmittelbar über den ozeanischen Rücken besonders stark ist, und vermuteten deshalb, dass die Gesteine, die solche Gebirgsrücken aufbauen, eisenreiche, leicht zu magnetisierende Mineralien enthalten müssen .

Die Gesteine kommen in diesen Riftzonen als Gesteinsschmelze direkt aus dem oberen Erdmantel, der Asthenosphäre. Die heiße Schmelze ist noch unmagnetisch.

Kühlt sie sich jedoch beim Erreichen des Meeresbodens ab, so werden kleine Kristalle von Magnetit in Richtung des Erdfeldes magnetisiert. Beiderseits der Riftzonen entstehen mit der Erstarrung der Schmelze streifenartige Schollen magnetisierten, neuen Meeresbodens.

Die so entstandenen Anbauten des Meeresbodens weichen seitlich auseinander und erlauben weiterer Schmelze den Aufstieg durch die Spalten der Rückensysteme. So wird dem Meeresboden eine Streifenscholle nach der anderen angefügt.

Die Geologen gingen jetzt nicht mehr länger davon aus, dass die Kontinente über dem Meeresboden treiben, so wie sich das Wegener vorstellte, sondern vielmehr bewegt sich der Boden nach seiner Entstehung vom jeweiligen ozeanischen Rücken weg und nimmt die Kontinente als Teile der auseinanderdriftenden Platten mit.

Diese neue Konzept nannte man „Plattentektonik".

Oben aufgezeigtes Bild der Entstehung der Kontinente lässt sich in Kurzform, nach dem heutigen Stand der Wissenschaft also folgendermaßen erklären :

Der einstige Grosskontinet Pangäa brach durch Beben der Erde auf und es bildeten sich Spalten und Gräben. Basaltische Schmelze aus dem Erdinneren drang auf, erstarrte und die kontinentalen Bruchstücke der Pangäa begannen auseinanderzuweichen. Nun drang Ozeanwasser ein und es entstand ein Stadium, vergleichbar dem des Roten Meeres heute zwischen Afrika und Arabien.

Durch ständige Nachförderung weiterer Gesteinsschmelze in der Riftzone, wurde Streifen für Streifen neuer Meeresboden angefügt und die Kontinentalplatten entfernten sich bis zu der heutigen Lage.

Die heutige Erdoberfläche lässt sich in 12 Großplatten aufteilen, die sich in verschiedene Richtungen gegeneinander bewegen.

Dort „taucht" die ozeanische Lithosphäre schräg unter die Kontinentalränder und wird in größerer Tiefe wieder vom Mantel aufgenommen. Dieser Vorgang stellt auch eine Begrenzung einer Erdplatte dar.

Da sich hierbei zwei Erdplatten übereinanderschieben, wird der Vorgang auch „konvergent" genannt, im Gegensatz zu den Plattenrändern, die sich von einander entfernen und deshalb „divergent" tituliert werden.

An Stellen schließlich, wo zwei Platten aneinanderreiben, ohne sich zu trennen oder zu kollidieren, sprechen wir von „konservierenden" Plattengrenzen oder auch „Transformstörung" genannt.

An konvergenten und divergenten Plattengrenzen gibt es eine Vielzahl von vulkanischen Aktivitäten, weshalb wohl offensichtlich ist, dass es eine enge Beziehung zwischen Plattentektonik und Vulkanismus gibt.

Die in Kapitel 1 erwähnte „Obere Erdmantelschicht", enthält eine Zone mit flüssigem Gestein, das die Magmaquelle für die Vulkane darstellt. Diese Zone wird in der Fachsprache auch „Zone geringer Wellengeschwindigkeit" genannt und ist ferner für die Plattenbewegung verantwortlich.

Über die Wärmequelle, die das Gestein zum schmelzen bringt, und somit die Magma entstehen lässt, wird noch heute recht heftig diskutiert. Favorisiert werden allerdings Prozesse, die schon bei der Erdentstehung an der Wärmeerzeugung beteiligt waren. Das wären : der radioaktive Zerfall von Elementen wie Uran, Thorium und Kalium und die Gezeitenreibung, von der die Erdrotation gebremst wird.

Ist nun ein kleiner Riss in der Erdkruste entstanden, verursacht durch divergierende Platten, so bietet dieser Riss dem geschmolzenen Gestein einen Weg, um an die Erdoberfläche zu gelangen. Durch diesen Vorgang entstehen Vulkane auf der Erde.

Besonders explosiv sind die Vulkane an den Subduktionszonen, da das „Abtauchen" der Platten unter andere Platten (s.o.) für die Magma ein unnatürliches Hindernis darstellt, und sie sich an diesem Hindernis einen einfachen Weg zur Erdoberfläche bahnen kann. Außerdem kommen die Subduktionszonen eher an Land vor und sind daher viel auffälliger als Vulkanausbrüche an den Riftzonen, da diese sich größtenteils unter Wasser befinden.

Im vorherigen Kapitel wurden bereits 2 Unterscheidungsarten des Vulkanismus erwähnt, welche sich durch die Plattentektonik erklären lassen. Dies waren:

der Vulkanismus der ozeanischen Riftzonen, der sich an den Mittelozeanischen Rücken und den daraufgelegenen Inseln wie z.B. Island und den Azoren abspielt,

der Vulkanismus der Subduktionszonen, dem alle Vulkanausbrüche an den westamerikanischen- und ostasiatischen Kontinentalrändern, sowie der vorgelagerten Inselbögen wie z.B. Japan, angehören.

Zu diesen beiden Erscheinungsformen des Vulkanismus gesellen sich nach der Lehre der Plattentektonik noch zwei weitere Formen hinzu :

der ozeanische Intraplattenvulkanismus, der submarin in Ozeanbecken zu finden ist, oder dem die Inseln Hawaii, die Kapverdischen Inseln und die Kerguelen zuzuordnen sind,

der kontinentale Riftvulkanismus, der z.B. an den ostafrikanischen Gräben zu finden ist.

Bevor man jedoch das Schema der Globaltektonik erkannt hatte, gab es schon verschiedene Versuche der Einteilung des Vulkanismus.

So unternahm den ersten Versuch einer Klassifikation der Engländer Scrope in seinem 1825 in London erschienen Werk „Considerations on Volcanoes" , in dem er „permanente" (= beständige, ruhig verlaufende), „moderate" (= gemäßigte) und „paroxysmale" (= heftige, explosive) Erruptionen unterschied.

Im Jahre 1900 entwickelte der Italiener A. Stoppani eine Einteilung, der er, ausgehend von italienischen Vulkanen wie Ischia, Stromboli und Solfatara, nach diesen benannte Eruptionstypen zugrunde legte.

Eine weitere Klassifikation der Eruptionen unternahm im Jahre 1908 der französische Geologe A. Lacroix, der die dramatischen Eruptionen des Vulkans Mt. Pelée auf der Antilleninsel Martinique im Jahre 1902 eingehend studiert hatte. Er unterschied 1. den hawaiianischen, 2. den strombolianischen, 3. den vulkanischen und 4. den peléanischen.

Der Durchbruch in der Klassifikation kam jedoch mit der Erkenntnis der Plattenverschiebung in den 60er Jahren.

Seitdem ist die oben aufgezeigte Einteilung nach Ursprungsort entscheidend.

Dem Vulkanismus der ozeanischen Riftzonen wird in der Regel recht wenig Aufmerksamkeit geschenkt, da er sich vorwiegend unter mächtiger Wasserbedeckung am Meeresboden abspielt und seine Auswirkung nur selten bemerkt wird.

Am Besten konnte man den Riftvulkanismus jedoch in Island studieren, da diese Insel dem Mittelatlantischen Rücken angehört und der Vulkanismus sich hier über Wasser abspielt.

Wie schon oben erwähnt, ist das Rift die Grenze zwischen zwei Erdplatten, die sich auseinanderbewegen. Dieses Auseinanderdriften wird durch Aufsteigen von Magma aus dem Erdmantel verursacht, womit auch schon unmittelbar der Vulkanismus berührt wird:

Die aufsteigende Magma breitet sich entweder als einzelner, leichtflüssiger Lavastrom oder aber als flächenhafte Basaltflut über große Areale aus, erstarrt deckenartig und verschließt damit die Förderspalten der Rifts.

Nach einer kürzeren Ruhepause können parallel zur alten Förderspalte neue Spalten aufreißen, aus denen sich erneut leichtflüssige Lava ergießt.

Häufig werden Eruptionen diese Typs damit eingeleitet, dass längs einer aufreißenden Spalte an zahlreichen Stellen aus kleineren Kratern Lavafontänen aufsprühen, die Kegel aus Schlacke und Asche aufschütten. Kurz darauf beginnt aber die Eruptionstätigkeit der meisten Krater nachzulassen, um sich auf einen Krater zu beschränken, aus dem dann der Ausfluss von Lava beginnt und der Vulkanausbruch ist perfekt.

Die vulkanische Hauptaktivität beschränkt sich damit auf eine schmale Zone von nur wenigen hundert Metern im Zentrum des Rifttales und ist unter die „leichteren" Ausbrüche, ohne Explosionen zu rechnen.

Der Vulkanismus der Subduktionszonen ist der wichtigste der Vulkanismusformen, nicht nur, weil er recht häufig auftritt, sondern weil auch die großen vulkanischen Zerstörungen meist auf Subduktionsvulkanismus zurückzuführen sind.

Dies liegt daran, dass diese Art von Vulkanismus eine mächtige Gewalt in sich birgt, die durch einen Anstau von tektonischer Spannung, deren Auflösung sich im Bereich des unterfahrenden Plattenrandes (s. Kapitel Plattentektonik) durch häufige Erdbeben und Bruchbildungen äußert, und als Folge der kräftigen Pressungen der beiden integrierten Platten hervorgerufen wird.

Bei der Pressung entsteht eine Temperaturerhöhung des umliegenden Erdreiches, bei der es in größerer Tiefe zu Aufschmelzungen und Stoffbewegungen kommt.

Im Gegensatz zu den Prozessen im oben erwähnten ozeanischen Riftvulkanismus, wird hierbei das Material für die Bildung kontinentaler Kruste bereitgestellt.

Für das Bildungsmaterial stehen in den Subduktionszonen drei Bereiche zur Verfügung:

Die abtauchende ozeanische Platte. Sie ist wasserdurchtränkt und von Sedimenten bedeckt, von denen ein Teil mit in die Tiefe genommen wird und aufgeschmolzen wird.

Der Erdmantel unterhalb der kontinentalen Kruste der unterfahrenden Platte, welcher aufgeschmolzen werden kann.

Die kontinentale Kruste selbst, die durch aufdringende Dämpfe oder Lösungen aufgeschmolzen wird.

 

Es gibt also drei Arten von Gesteinschmelzen, die durch den Vulkanismus nach oben befördert werden können und der Kontinentalkruste zugefügt werden.

In Lehrbüchern für Schüler wird der Subduktionsvulkanismus immer als Idealbild des Vulkanismus verwendet, der er auf der Erdoberfläche auftritt, meistens wie ein Kegelberg aussieht und hochexplosiv (siehe unten) ist.

Die Gipfel des Kegelberges sind von einem oder mehreren Kratern gekrönt und an den, aus getrockneter Lava gebildeten Hängen, befinden sich kleinere Krater.

Die oben beschriebenen, geschmolzenen Gesteine werden durch Explosivität ans Tageslicht gefördert und können in extremen Fällen ganze Dörfer, Städte und Sachwerte, samt der dort lebenden Bevölkerung vernichten.

Die vulkanische Aktivität lässt sich in drei Gruppen einteilen: einen hochexplosiven Typ, einen gemischt explosiv-effusiven Typ und einen gemäßigten Typ.

Die Eigenschaften dieser Typen werde ich folgend genauer erläutern.

Hochexplosiver Vulkanismus

 

In diese Kategorie gehören alle Vulkane, die sich durch extreme Explosivität auszeichnen. Die hierbei geförderten Produkte sind Lockerstoffe wie etwa Asche oder Schlacke. Ferner ist dieser Vulkanismus durch Glutwolken gekennzeichnet, die aus dem Krater aufsteigen.

Ein typischer Vulkan mit diesen Erscheinungsformen ist z.B. der Mont Pelée auf den Kleine Antillen.

Gemischt explosiv-effusiver Vulkanismus

 

Die zu diesem Typ zu rechnenden Vulkane sind in den, mit Vulkanismus belegten Subduktionszonen überall anzutreffen und stellen jene Art von Vulkanismus dar, wie sie den allgemeinen Vorstellungen zugrunde liegt.

Explosiver Auswurf von Lockermaterial und effusiver Ausfluß von Lavaströmen treten nebeneinander oder miteinander auf, so dass Kegelberge entstehen, die aus einer Wechselfolge von vulkanischem Lockermaterial und Lavaströmen aufgebaut sind.

Zu den klassischen Vulkanen dieses Typs gehören der italienische Vesuv und Ätna.

Ein typischer Ausbruchzyklus würde etwa in der Weise erfolgen, dass während einer längeren Ruhepause die im Krater bzw. Schlot verbliebene Lava überkrustet, d.h. verhärtet und damit den Schlot verstopft. Die sich aus der darunter befindlichen Magma befreienden Gase sammeln sich unterhalb des Propfens und verursachen einen zunehmenden Druck, bis letztlich ein Überdruck entsteht, bei dem nicht nur der Lavapropfen aus dem Schlot hinausgeschleudert wird, sondern oft der ganze Berggipfel mitgerissen wird. Nach und nach reduziert sich der Druck, die Explosivkraft nimmt ab, und Lava beginnt auszufließen.

Gemäßigter Vulkanismus

 

Unter den Vulkanen der Erde gibt es einige, die sich durch eine fast ständige, aber gemäßigte Tätigkeit auszeichnen.

Das Charakteristische besteht dabei, in einem, in kurzen Zeitabständen schwach explosiven Auswurf glühender Lavafragmente, die durch eine weiße Dampfwolke begleitet werden. Die im Krater hoch stehende Lavasäule überkrustet leicht, und in kurzen Abständen - wenige Minuten bis halbstündlich - wiederholt sich das Schauspiel.

Ein Paradebeispiel hierfür ist der Vulkan Stromboli, der auch als „italienischer Leuchtturm" im Mittelalter galt, da ständig eine Glutwolke über dem Krater steht.

Die Erde mir ihren Vulkanzonen

Der Ozeanische Intraplattenvulkanismus ist im Unterschied zu den beiden vorher erläuterten Erscheinungsformen kein Vulkanismus der Erdplattenzonen, sondern findet in der Mitte der einzelnen Platten statt.

Er macht sich dort bemerkbar, wo durch Stauchung des Meeresbodens vulkanisches Gestein in solchen Mengen angesammelt wurde, dass es den Meeresspiegel überragt und kleine Inseln bildet. Die Wichtigste davon ist Hawaii.

Die Zusammensetzung der Lava unterscheidet sich von der des Riftvulkanismus dahingehend, dass sie sehr variabel in der chemischen Zusammensetzung ist. Das liegt daran, dass das Magmagestein nicht direkt aus dem Erdmantel heraustritt, sondern es sich um Ozeanbodengestein handelt, das schon dadurch Veränderungen erleidet, da es während des Spreadingprozesses (Auseinanderdriften des Bodens) vom ozeanischen Wasser, das in Spalten und Poren eindringt, durchtränkt wird und dabei nicht nur Wasser des Ozeans aufnimmt, sondern auch die ganzen chemischen Verbindungen, die sich in diesem Wasser befinden.

Dadurch kommt es zu einer Umbildung der Ozeanbodengesteine, die man auch als Metasomatose bezeichnet.

Ausbrüche solcher Vulkane werden von einer Serie von Erderschütterungen angekündigt. Die eigentliche Eruption besteht darin, dass aus den Kratern oder sich öffnenden Spalten basaltische Lava „ruhig" ausfließt. Wie beim ozeanischen Riftvulkanismus ist sie dünnflüssig und gibt ihren Gasgehalt leicht an die Luft ab, ohne große Explosionen hervorzurufen.

Den Ursprung diese Vulkanismus kann man sich nach dem kanadischen Geologen J.T.Wilson so vorstellen, dass sich unter der, sich bewegenden ozeanischen Litosphäre ein stationärer sogenannter „Hot Spot" (Heißer Fleck) befindet, der im oberen Erdmantel seinen Ursprung hat, welcher gleichsam als Quelle für den Vulkanismus genommen wird, und über den der Meeresboden, also die Erdplatte, langsam hinweggleitet.

Dies ist bisher jedoch nur eine Theorie, die aber dadurch unterstützt wird, dass z.B. die Hawaii-Inseln aus zahlreichen Inseln verschiedener Größe bestehen, die sich als lange Inselkette durch den zentralen Pazifik erstrecken, von denen nur die

größte Insel „Hawaii" noch vulkanische Aktivitäten zeigt. Diese Insel ist auch die letzte Insel in der Inselreihe. Deshalb wird davon ausgegangen, dass die Hawaii-Inseln wie an einer Schnur an diesem Hot Spot vorbei ziehen und immer nur die Insel vulkanisch aktiv ist, die über dem Spot liegt.

Der Kontinentale Riftvulkanismus entsteht auf dem Festland an Zonen der Erdkrustendehnung. Er ist gekennzeichnet durch tiefe Spalten und Spaltensysteme, die der Magmaschmelze den Aufstieg aus dem oberen Erdmantel ermöglichen.

Die Spaltensysteme heben sich vom Landschaftsbild als grabenartige Einschnitte, wie etwa ein leeres Flussbett - nur viel größer - , ab.

Die Kontinentalen Rifts stehen in direktem Zusammenhang mit den Rifts der Mittelozeanischen Rücken und können teilweise als deren Fortsetzung auf dem Festland gesehen werden.

Ein besonders gutes Beispiel hierfür ist das Ostafrikanische Riftsystem, wo der afrikanische Kontinent aufzubrechen beginnt, um einem zukünftigen Ozean Platz zu geben. Dort ist der Kontinent zerspalten und die flüssige Magma aus dem Erdmantel hat es hier leichter, an die Erdoberfläche zu gelangen und vulkanische Aktivitäten auszuüben.

Schnitt durch einen Vulkan, wie er auf dem Festland (Riftvulkanismus) vorkommt.