Kieselsäure

Kieselsäuren sind auf Silicium basierende Sauerstoffsäuren mit der Summenformel SiO2 · n H2O. Im Zusammenhang mit dem Vulkanismus ist das Anhydrid der Kieselsäure wichtig. Es entsteht nach Wasserabspaltung aus der Kieselsäure und hat die Summenformel SiO2 (Siliciumdioxid), was in kristalliner Form als Quarz (Bergkristall) bekannt ist. Siliciumdioxid ist wichtiges Bestandteil zahlreicher Mineralien. Quarz kommt in vielen Gesteinen vor und ist das 2-häufigste Mineral der Erdkruste. An erster Stelle gesteinsbildender Minerale steht der Feldspat.

SiO2 ist praktisch in allen vulkanischen Gesteinen enthalten. Eine Ausnahme bilden die vulkanischen Gesteine auf Karbonat-Basis, wie man sie am Ol Doinyo Lengai in Tansania findet. Auch am deutschen Kaiserstuhl wurde diese Lava-Art gefördert. Basalt besteht zu ungefähr 50% aus Siliciumdioxid und enthält damit vergleichsweise wenig SiO2. Das Siliciumdioxid spielt in Form von Quarz nur eine untergeordnete Rolle im Basalt. Stattdessen ist Feldspat vertreten. Am anderen Ende des Spektrums liegt der Rhyolith. Er besteht zwischen 65–75 Gewichtsprozenten aus Siliciumdioxid und zählt viele Quarzkristalle zu seinem Mineralbestand.

In einer Gesteinsschmelze (Magma/Lava) ist die Konzentration von Siliciumdioxid ein wichtiges Kriterium für ihre Viskosität. Enthält eine Schmelze wenig SiO2, dann ist sie niedrigviskos, also dünnflüssig. Im Umkehrschluss enthält zähflüssige Lava viel SiO2.

Die Viskosität bestimmt mit darüber, welche Form eine Eruption annimmt. Während dünnflüssige Schmelzen meistens effusiv als Lavastrom eruptiert werden, neigen zähflüssige Schmelzen zu explosiven Eruptionen. Intermediäre Magmen, mit einer mittleren Konzentration an Siliciumdioxid, können sowohl effusiv, als auch explosiv eruptiert werden. Die Laven mit intermediären und hohem SiO2– Gehalt neigen besonders zur Dombildung. Ihre Eruptionen bergen ein besonders hohes Gefahrenpotenzial. Oft entstehen pyroklastische Ströme, die noch auf große Entfernungen Schäden anrichten können.

Kratersee

Ein Kratersee füllt einen Krater mit Wasser. Im Kontext dieser Seite stehen Kraterseen in den Kratern von Vulkanen im Fokus, allerdings können sich auch andere Krater mit Wasser füllen, z.B. solche, die von einem Meteoriteneinschlag stammt. Im Zusammenhang mit Vulkanen kann sich ein Kratersee in einem Krater, einer Caldera, oder einem Maar bilden.

Das Wasser eines Sees in einem Vulkankrater stammt überwiegend vom Niederschlag. Ein Teil des Wassers kann aber auch hydrothermalen Ursprungs sein. Die meisten dieser Kraterseen sind rund und haben keinen Abfluss. Sammelt sich Wasser in einer Caldera, oder einem Maar, kann es sich auch um Grundwasser handeln. Besonders bei Seen in Calderen können aber auch Bäche und Flüsse den See speisen.

Seen in Vulkankratern stehen meistens unter dem Einfluss postvulkanischer Erscheinungen. Fumarolen lassen vulkanische Gase aufsteigen, die das Wasser sauer machen und einen entsprechenden Cocktail magmatischer Fluide transportieren. Meistens ist das Wasser in den Kratern aktiver Vulkane verfärbt. Typisch sind graues-, oder türkisfarbenes Wasser. Leben ist in diesem Wasser unmöglich, sieht man einmal von spezialisierten Bakterien ab.

Das Wasser eines Kratersees kann einen so sauren pH-Wert haben, dass häufig von Säureseen gesprochen wird. Typische Beispiele sind die Seen in den Kratern der Vulkane Kawah Ijen, Póas, oder Maly Semjatschik. Die in den Seen gelösten Gase stellen ein besonderes Risiko dar: werden sie freigesetzt, kann es zur Katastrophe kommen. Im Afrikanischen Nyos-See sammelte sich soviel Kohlendioxid an, dass durch ein Erdbeben eine gigantische Wolke des geruchlosen Gases zu Tal floss. Tausende Menschen erstickten.

In einigen der bekanntesten und größten Calderen der Welt bildeten sich Seen. Bekannt ist der Lake Taupo auf Neuseeland, oder der Lake Yellowstone in der gleichnamigen Caldera. Auf den Philippinen bildete sich ein See in der Taal-Caldera. Diese Seen gehören häufig zu den größten Binnengewässern der entsprechenden Regionen.

Maar-Seen zählen zu den bekanntesten Seen in Kratern. Diese finden sich vor allem in der Vulkaneifel. Der berühmteste dieser Seen ist der Lacher See, welcher sich aber in der Tat in einer Caldera bildete.

Phreatische Eruptionen

Nicht selten bedingen Kraterseen phreatische Eruptionen. Diese entstehen, wenn Magma aufsteigt und das Wasser im Untergrund erhitzt. Dieser Vorgang kann dann zu Dampfexplosionen führen. Kommt Magma direkt in Kontakt mit dem Wasser, dann entstehen Phreatomagmatische Explosionen. Sie Eruptionswolken bestehen nicht nur aus Dampf, sondern enthalten frische Vulkanasche.

Gelegentlich füllen sich Kraterseen so weit, dass sie überlaufen, oder das eine Kraterwand kollabiert. In diesen Fällen drohen Sturzfluten und Lahare. Solche Schlammströme kommen häufiger am Ruapehu auf Neuseeland vor.

Vorhersage von Vulkanausbrüchen anhand des Wassers

Änderungen im Seewasser können Indikatoren eines bevorstehenden Vulkanausbruchs sein. Daher werden die verschiedensten Parameter eines Kratersees von den Vulkanologen genaustens beobachtet. ändert sich die Farbe eines Kratersees, dann deutet dies auf eine Änderung des Chemismus hin. Dieser wird maßgeblich von aufsteigenden vulkanischen Gasen geprägt. Die Analyse der Gase/des Wassers sagt dem Geowissenschaftler, ob Magma aufsteigen könnte. Die Wassertemperatur ist ein weitere Indikator. Steigt diese, ist das sehr wahrscheinlich mit Magmenaufstieg gekoppelt. Die Höhe des Wasserstandes lässt ebenfalls entsprechende Rückschlüsse zu.