Vulkane: Gewaltige Kräfte im Inneren der Erde

Was macht die Feuerberge so bedrohlich?

Der Ausbruch eines Vulkans ist neben einem Erdbeben das beeindruckendste Zeugnis von der Naturgewalt. Die Wirkung reicht oft weit über die Region des eigentlichen Geschehens hinaus: Asche und Staub, von Vulkanen in die Atmosphäre geschleudert, können das Weltklima beeinflussen. Flutwellen, durch auseinanderbrechende Vulkane ausgelöst, können Küsten verwüsten. Gegenwärtig sind auf dem Festland rd. 500 – 600 aktive und annähernd 10 000 erloschene Vulkane bekannt.

Wie unterscheiden sich Magma und Lava?

Magma kommt aus dem Erdinneren und wird als Lava bezeichnet, wenn es an der Erdoberfläche austritt. Beides ist also flüssiges Gestein.

In der Erdkruste und im oberen Erdmantel befindet sich in Tiefen von 75–250 km flüssig gewordenes Gestein. Die Erdkruste besteht aber aus einzelnen Platten, die ständig in Bewegung sind und vor allem an den Rändern Schwachzonen ausbilden. Dort wird Gestein eingeschmolzen bzw. geschmolzenes Gestein aus dem Erdinnern an die Oberfläche gebracht. Die Schmelze heißt Magma, eine mit Gasen gesättigte Gesteinsmasse.

Das Magma sammelt sich in Hohlräumen unter der Erdoberfläche, den Magmakammern. Von dort aus bildet es einen dünnen Kanal, den Schlot, der es bis zur Erdoberfläche führt, wo es als Lava austritt. Zu den aktivsten Zonen gehören die Mittelozeanischen Rücken und der zirkumpazifische Feuerring.

Gibt es gute und schlechte Vulkane?

Längst nicht alle Vulkane sind gefährlich. Die Art und Heftigkeit eines Vulkanausbruchs hängt von der chemischen Zusammensetzung und dem Gasgehalt des Magmas ab, die die Fließfähigkeit der Lava bestimmen.

Der Mauna Loa auf Hawaii, einer der aktivsten Vulkane, gibt ständig dünnflüssige basaltische, wenig gasreiche Lava von sich, die vom Krater abfließt. Durch die ständige Tätigkeit kann sich kein Stau bilden, und das vorhandene Gas entweicht. Zähes gasreiches Magma kann dagegen den Schlot verstopfen. Der entstehende Überdruck entlädt sich häufig in explosionsartigen Eruptionen. Ein bekanntes Beispiel ist der Mount St. Helens in den USA, der seit 1857 nicht mehr ausgebrochen war. Ein zum Teil erkalteter Pfropf verschloss die Magmakammer, in der sich eine große Menge Material ansammelte und einen enormen Druck aufbaute. Am 18. 5. 1980 explodierte die Spitze des Berges, und eine 19 km hohe Rauch- und Aschewolke transportierte seinen pulverisierten Gipfel davon.

Andere Vulkanausbrüche haben jedoch verheerende Wirkung. Als etwa der 2000 m hohe Krakatau zwischen Sumatra und Java in Indonesien 1883 explodierte, begann eine der schlimmsten Vulkankatastrophen: Die meisten der 36 000 Opfer starben durch einen Tsunami, eine Riesenwelle, die durch den Zusammensturz des Krakatau entstand. Heute gibt es nur noch den Anak Krakatau, einen 813 m hohen Vulkan.

Was geschieht mit der heißen Lava?

Die 1000–1300 °C heiße dünnflüssige Lava erreicht eine Fließgeschwindigkeit von bis zu 100 km und erstarrt zu einer glatten Fläche, der Fladenlava.

Falls die Oberfläche rascher erstarrt und es im Lavastrom zu Stauungen kommt, bildet sich die Seil- oder Stricklava, deren Struktur ausgeprägte Windungen aufweist, oder die aufgetürmte Schollenlava. Etwas zähflüssigere Lava reißt bei der Erstarrung auseinander und bildet die Brockenlava bzw. bei längeren Stücken die Aalava. Ein zähflüssiger Strom erkaltet an der Oberfläche rascher, im Inneren strömt er langsam weiter, reißt dabei die Oberfläche immer wieder auf und erstarrt in großen Blöcken: Diese Blocklava hat eine zerklüftete, rissige und scharfkantige Oberfläche. Bei besonders starker Zähflüssigkeit entsteht am Meeresboden durch die raschere Auskühlung die Kissenlava, ein rundliches, kissen- bis sackförmiges Gebilde mit unter einem Meter Durchmesser.

Übrigens: Nicht nur Lava, sondern auch handfesteres Material wird ausgeschleudert: große Gesteinsbrocken, die bis zu mehrere Kubikmeter umfassenden Bomben, kleinere Lapilli und feine Asche. Fällt diese auf die Erde zurück und verfestigt sich, bildet sie vulkanischen Tuff. Poröser, sehr leichter Bimsstein entsteht, wenn die Lava einen hohen Gasanteil hat. Die Lava erstarrt rasch, die Gase entweichen und zurück bleibt ein löchriger Stein, der so leicht ist, dass er im Wasser schwimmen kann. Besonders gefährlich sind Glutwolken. Beim Ausbruch des Montagne Pelée 1902 auf der Antilleninsel Martinique stürzte 800 °C heiße, mit Asche beladene Luft wie eine Lawine auf die Stadt Saint-Pierre herab und tötete 29 000 Menschen. Der einzige Überlebende saß im gut isolierten Gefängnis der Inselhauptstadt ein.

Leben Menschen in der Nähe von Vulkanen?

Ja, aber nicht freiwillig. Das starke Bevölkerungswachstum zwingt immer mehr Menschen dazu, unterhalb eines Vulkans oder in dessen Nähe zu wohnen. Präzise Vorhersagen über Zeitpunkt, Art und Stärke der Eruptionen werden daher immer wichtiger. Da allen Ausbrüchen Erdbebenaktivitäten vorhergehen, werden die aktiven Vulkane mit seismischen Messungen überwacht. Gleichzeitig zeichnen Überwachungsgeräte alle Oberflächendeformationen auf, die Hinweise auf eine Ausdehnung der Magmakammer liefern. Ein weiterer Indikator ist eine deutliche Änderung der austretenden Gase. Schließlich können Temperaturmessungen wichtige Daten liefern, da das aufsteigende Magma das umliegende Gestein erwärmt. Aus Mangel an Vergleichsdaten können Vulkanologen eine Eruption in vielen Fällen zwar vorhersehen, ihren exakten Zeitpunkt kennen sie jedoch nicht.

Kann ein Vulkan saubere Energie liefern?

Ja. In Vulkangebieten werden geothermische Kraftwerke betrieben, denn die Erde ist ein gigantischer Energiespeicher. Die Geothermie oder Erdwärme ist wesentlich umweltverträglicher als die Nutzung fossiler Brennstoffe wie Kohle oder Erdgas und im Unterschied zur Wind- und Sonnenenergie von Wetter und Tageszeit unabhängig. Außerdem gilt sie als unerschöpflich.

Gut zwei Drittel dieser Wärme entstehen durch radioaktive Zerfallsprozesse in den Tiefen der Erde. Beim letzten Drittel handelt es sich um Restwärme aus der Zeit der Erdentstehung. Bei Tiefenbohrungen auf dem Festland steigt die Temperatur mit jedem Kilometer um durchschnittlich 30–40 °C an. Nach dem heutigen Stand der Bohrtechnik lässt sich die Erdwärme bis in eine Tiefe von etwa 5000 m erschließen.

Je nach geologischen Gegebenheiten kann Erdwärme auf verschiedene Weise gewonnen werden. Grundsätzlich gelangt sie nur durch ein Medium wie Wasser oder Dampf an die Erdoberfläche. Geothermische Energie ist in den USA, in Japan, Indonesien, Mexiko, Neuseeland und Italien schon länger auf dem Vormarsch. Vorreiter ist aber Island. Schon jetzt werden fast 90 % aller isländischen Haushalte mit Warmwasser und Heizenergie aus Erdwärme versorgt. Außerdem spielt sie eine wichtige Rolle bei der Stromerzeugung. Im Nesjavellir Power Plant, dem größten geothermischen Heizkraftwerk weltweit, werden in jeder Sekunde 500–800 l heißes Wasser gefördert. Das Wasser deckt fast vollständig den Fernwärmebedarf der Hauptstadt Reykjavík.

Übrigens: Der Vulkanismus hat auch noch andere positive Seiten. Verwitterte Vulkanite machen den Boden sehr fruchtbar, so dass die Vulkanhänge seit jeher landwirtschaftlich intensiv genutzt werden. Von unseren Vorfahren in der Steinzeit ist bekannt, dass sie aus dem harten, aber gut spaltbaren Obsidian, einem vulkanischen Glas, besonders scharfe Klingen fertigten.