Aa-Lava

Aa-Lava (auch A’a, oder Aʻā-Lava) entsteht, wenn zähflüssige (hochviskose) Lavaströme erstarren, welche relativ kühl sind und sich langsam bewegen. Neben der geringen Fließgeschwindigkeit ist ein bröckligen Habitus typisch für diese Lavaströme. Der Ausdruck „Aa“ stammt aus dem Polynesischen: es soll der Schmerzenslaut sein, den die polynesischen Ureinwohner Hawaiis beim Begehen der Lava ausgerufen haben. Das Gegenteil der A’a Lava ist die Pahoehoe-Lava. Wenn ein Lavastrom weit fließt und immer weiter abkühlt, dann kann aus einem Pahoehoe-Lavastrom ein A’a-Lavastrom werden. Diese stauen sich an ihrer Front oftmals auf und werden recht hoch.

Aerosol

Ein Aerosol ist ein Gemisch in einem Gas und besteht aus feinsten Partikeln. Die Partikel können fest oder flüssig sein und werden auch Schwebeteilchen genannt. Im Zusammenhang mit dem Vulkanismus sind Aerosole in der Luft interessant. Sie bilden sich bei Eruptionen und bestehen aus Asche, Staub, Salze und Säuren. So können sich bei großen explosiven Eruptionen Aerosole mit vielen Schwefelsäureteilchen bilden, die sich in der Stratosphäre global verteilen. Sie reflektieren die Sonneneinstrahlung und reduzieren die weltweiten Durchschnittstemperaturen. Nach der Pinatubo-Eruption im Jahr 1991 reduzierte sich im folgenden Jahr die globale Durchschnittstemperatur um 0,5 Grad.

Andesit

Andesit ist ein Vulkanit mit einem Kieselsäuregehalt zwischen 52% und 65%. Häufiges Vulkangestein der Anden-Vulkane, woher der Name stammt. Andesit ist typisch für Subduktionszonen-Vulkane. Andesitische Lava hat eine mittlere Viskosität und ist noch fließfähig. Sie kann kurze Aa-Lavaströme bilden, aber auch schon Lavadome. Typischerweise wird diese Lava-Art explosiv gefördert.

Aschewolke

Aschewolken (oder allgemeiner Eruptionswolken) bestehen aus Vulkanasche und Lapilli. Sie entstehen überwiegend durch explosive Vulkanausbrüche. Explosionen fragmentieren das Magma im Förderschlot zu Partikeln unterschiedlicher Größe. Der Gasdruck katapultiert das Material aus dem Förderschlot heraus. Große Lavabrocken und die Lapilli landen in relativer Nähe zum Krater. Die feinen Partikel der Vulkanasche steigen als Wolke hoch auf. Als weiterer Antrieb für den Aufstieg der Aschewolke dient die Thermik innerhalb der Wolke.

Aschewolken können im Extremfall bis in die Stratosphäre aufsteigen. Einmal dort angekommen, kann die Vulkanasche global verteilt werden. Ein hoher Asche-Anteil in der Atmosphäre sorgt für Atemberaubende Sonnenuntergänge. Allerdings kann die Vulkanasche auch das Klima beeinflussen. Supervulkan-Eruptionen können so viel Asche in die Atmosphäre einbringen, dass die Sonne verdunkelt wird. In der Folge kann sich das globale Klima abkühlen. Es kann sogar ein vulkanischer Winter entstehen. In Folge der Toba-Eruption wird vermutet, dass die Vulkanasche die kälteste Periode der Würm-Eiszeit auslöste.

Aschewolken können eine Gefahr für den Flugverkehr darstellen. Daher gibt es extra eingerichtete Zentren, die den Luftraum überwachen und vor der Vulkanasche in der Luft warnen. Diese Zentren werden VAAC (Volcanic Ash Advisory Centers) genannt.

Im Rahmen der Eyjafjallajökull-Eruption wurden neue Grenzwerte für die Aschekonzentration in der Luft festgelegt. Bis zu 2 Mikrogramm Vulkanasche pro Kubikmeter Luft wurden als ungefährlich eingestuft. Allerdings ist es aufwendig die Aschekonzentration in der Luft festzustellen. Dazu muss man mit speziell ausgerüsteten Flugzeugen in die Aschewolken hinein fliegen und Messungen vornehmen.

In Aschewolken können spektakuläre vulkanische Blitze entstehen. Folgen mehrere vulkanische Blitze hintereinander spricht man von einem vulkanischen Gewitter.

Basalt

Basalt ist ein sehr häufig vorkommendes vulkanisches Gestein mit einem Kieselsäuregehalt kleiner als 52%  und gilt darum als basisch. Basalt ist niedrigviskos und wird meistens effusiv gefördert. Es entstehen Lavaseen, Lavafontänen und Lavaströme, die große Entfernungen zurück legen können. Wird Basalt in strombolianischen Eruptionen gefördert, bilden sich schnell Schlackenkegel. Basaltische Lavaströme erstarren gerne in Form von Basaltsäulen.

Basalt-Magma entsteht durch das Schmelzen von Mantelmaterial. Der größte Teil des Erdmantels besteht aus den Mineralien aus denen Basalt besteht. Es ist somit das am Häufigsten vorkommende Gestein auf der Erde. Als Gestein setzt sich Basalt aus verschiedenen Mineralien zusammen. Hauptbestandteil ist Quarz (Siliziumdioxid) mit einem Anteil von gut 50%. Zudem sind die Silikate Pyroxen, Amphibol, Plagioklas und Olivin vertreten. Pyroxene und Amphibole enthalten relativ viel Calcium, Eisen und Magnesium. Plagioklas baut in seiner Kristallstruktur neben Calcium auch Barium, Natrium, Kalium und Ammonium ein. Olivine enthalten zusätzlich Blei, Cobalt, Mangan und Nickel. Im Basalt sind also allerhand nützliche Elemente enthalten, die wir auch als Rohstoffe brauchen. Diese kommen im Basalt in zu geringer Konzentration vor, als dass man sie direkt aus dem Basalt gewinnen könnte. Allerdings gelangen diese Elemente mit dem Basalt an die Erdoberfläche. Erosion und Umlagerungsprozesse reichern diese Mineralien in den verschiedensten Lagerstätten an.

Praktisch die gesamte ozeanische Kruste besteht aus Basalt. Basaltische Schmelze tritt an den Ozeanischen Rücken aus und bildet so den Ozeanboden. Nur eine vergleichsweise dünne Schicht der Ozeanböden ist sedimentären Ursprungs. Basaltlava tritt auch an den vielen Hot-Spot Vulkanen aus, die mitten auf Platten entstehen. Der Chemismus des Basalts unterscheidet sich je nach dem Ort, wo er entstanden, bzw. ausgetreten ist:

  • MORB (mid ocean ridge basalt, an Spreizungszonen der Mittelozeanischen Rücken zwischen zwei ozeanischen Platten)
  • CMB (continental margin basalt, an Subduktionszonen zwischen ozeanischer und kontinentaler Platte)
  • IAB (island arc basalt, an Subduktionszonen zwischen zwei ozeanischen Platten)
  • OIB (ocean island basalt, an Hot-Spots innerhalb einer Platte)

Basaltische Lava kann auch an kontinentalen Riftsystemen austreten. Beispiele hierfür sind der Kilimandscharo und Erta Alé.

Basaltsäulen

Basaltsäulen bestehen aus erstarrte Basalt-Lava. Sie bilden sich in dicken basaltischen Lavaströmen, die langsam abkühlen. Bei der langsamen Abkühlung schrumpft das Material und es bilden sich Risse senkrecht zur Abkühlungsfläche. Typischerweise ist der Querschnitt der Basaltsäulen hexagonal (sechseckig). Sind sie dicker als einen Meter, dann bilden sich Heptagonale Säulenquerschnitte heraus. Je langsamer die Lava abkühlt, desto gleichmäßiger sind die Säulen. Entstehen Basaltsäulen in senkrecht aufsteigenden magmatischen Gängen (Dykes) sind sie um 90 Grad gekippt, da die Abkühlungsfläche im Falle eines senkrechten Gangs die Längsseite der Intrusion ist. Rosettenartig angeordnete Basaltsäulen entstehen hingegen in Lavahöhlen und horizontalen Gängen.

Bims

Bims ist ein vulkanisches Gestein (Pyroklastit), das viele Poren aufweist und eine glasartige Struktur hat. Aufgrund ihres hohen Porenvolumens und ihrer geringen Dichte schwimmen die meisten Bimssteine.

Bims entsteht aus gasreichen Magmen, die explosiv gefördert werden. Die Schmelze enthält soviel Gas, dass sie regelrecht aufschäumen kann. Die Poren im Bimsstein sorgen für seine meist helle bis weiße Farbe. Es gibt allerdings auch dunkle Bimssteine. Diese enthalten weniger Poren als die Weißen und schwimmen daher seltener. Bimssteine sind schnell abgekühlt, weshalb keine (oder wenige) Kristalle wachsen konnten. Sie haben eine amorphe Struktur und werden daher als vulkanisches Glas bezeichnet. Zu dieser Gesteinsgruppe zählt auch der Obsidian.

Chemisch gesehen unterscheidet sich Bims nicht von andere Pyroklastika und kann aus den unterschiedlichsten Lava-Arten entstehen. Allerdings handelt es sich bei den meisten gasreichen Magmen um intermediären oder sauren (rhyolithischen) Schmelzen.

Bims wird industriell genutzt, etwa zur Herstellung von Leichtbetonsteinen, oder als Schleifmittel. Es findet auch in der Landwirtschaft Verwendung. Dort wird Bims in Böden eingearbeitet, um diese aufzulockern. Bimssteine können Wasser filtern, oder werden als Hornhautentferner eingesetzt. Auch die Kosmetikindustrie bedient sich der Bimssteine. Mit Bims werden Jeanshosen auf alt getrimmt (stone washed).

Ein bekanntes Vorkommen von Bimssteinen liegt auf der Insel Lipari (Sizilien), wo es lange Zeit abgebaut wurde. Die Bimsgruben von Lipari stehen inzwischen unter Schutz der Unesco. Bei vielen sehr starken Eruptionen wurde Bims gefördert und bildete mächtige Schichten. So findet man Bims am Krakatau, oder am Tambora in Indonesien. Gelangt Bims ins Meer, können mächtige Flöße aus schwimmenden Bimssteinen entstehen.

Um auf Bimssteine zu stoßen, muss man nicht sehr weit fahren: bei der Laacher See Eruption in der Vulkaneifel wurde eine ordentliche Bimsschicht abgelagert. Mit etwas Glück entdeckt man in den Bimssteinen blaue Hauyn-Minerale.

Deformation

Von Deformation (Bodendeformation) spricht man, wenn sich die Hangneigung eines Vulkans ändert. Wird der Vulkanhang steiler, dann dringt meistens Magma in das Gestein unter einem Vulkan ein. Oft bildet sich dabei ein Magmakörper (Magmakammer) und der Vulkan bläht sich auf. Der Vulkanologe bezeichnet diesen Vorgang als Inflation. Fließt das Magma ab, dann verringert sich die Hangneigung des Vulkans und man spricht von Deflation.

Typischerweise werden schwache Erdbeben registriert, wenn sich Bodendeformationen ereignen.

Epizentrum

Das Epizentrum ist der Ort an der Oberfläche, welcher genau über einem Erdbebenherd (Hypozentrum) liegt.  Das Epizentrum ist somit die vertikale Projektion des Hypozentrums auf die Erdoberfläche.

In der Seismologie geht man vereinfachend davon aus, dass sich ein Erdbeben auf einen Punkt konzentriert. In der Realität hat die Bruchzone eines Erdbebens meistens einer flächenhafte Erstreckung entlang einer Störungszone.

Fluide

Fluide sind fließfähige Substanzen, welche sich unter dem Einfluss von Scherkräften kontinuierlich verformen und deren Schubmodul null ist. Physikalisch betrachtet sind das Gase und Flüssigkeiten. Im Zusammenhang mit dem Vulkanismus spricht man von Fluiden bei Gasen und Flüssigkeiten aus im Erdinneren, die der Gesteinsschmelze Magma entweichen. Dies sind die  magmatischen Fluiden. Manchmal wird Magma selbst als Fluid betrachtet. Magmatische Fluide können als Einschlüsse im Gestein erhalten bleiben. Die mikroskopische Analyse dieser Flüssigkeitseinschlüsse verraten dem Mineralogen einiges über die Geschichte des Gesteins. Von besonderer Bedeutung sind sie nicht nur in magmatischen Gesteinen, sondern auch in Metamorphiten. Zudem helfen Fluideinschlüsse bei der Rekonstruktion von mineralischen Lagerstätten.

Magmatische Fluide und volatile Phasen

Eines der häufigsten magmatischen Fluide ist Wasser (H2O), welches im Gestein enthalten ist. Das vulkanische Gestein Basalt kann als Magma bis zu 2% H2O enthalten. Granit und Rhyolith enthalten bis zu 6% Wasser. Besonders, wenn sich die Druck- und Temperaturbedingungen ändern, denen die Gesteinsschmelze ausgesetzt ist, können Wasser und andere volatile Phasen entweichen. Zu diesen volatilen Phasen zählen die leicht flüchtigen Komponenten Kohlendioxid CO2 und Schwefeldioxid (SO2), aber auch Schwefelwasserstoff (H2S) und Chlorwasserstoff (HCl). Alkali-Chloriden und Metallverbindungen zählen ebenfalls zu den volatilen Phasen, da sie bei den hohen PT-Bedingungen im Erdmantel in einem überkritischen Zustand vorliegen. Sie verhalten sich wie Fluide. Am Vulkan können diese Komponenten als vulkanische Gase entweichen.

Einer besonderen Bedeutung bei der Bildung von Gesteinsschmelzen spielt das Wasser. Schon relativ geringe Mengen H2O können die Schmelztemperatur von Gesteinen herabsetzen. So schmilzt Granit schon bei 650 Grad, anstelle von 1035 Grad. Das Wasser muss nicht unbedingt aus den Gesteinen entweichen. Jüngst fanden Forscher heraus, dass entlang von Subduktionszonen Unmengen Meerwasser verschwindet und wahrscheinlich in den Erdmantel abtaucht. Schon seit längerem war bekannt, dass der subduzierten ozeanische Kruste marine Sedimente aufliegen, die viel Wasser enthalten. Dieses Wasser wird im Erdmantel freigesetzt und ermöglicht das partielle Schmelzen der Gesteine dort.