Tephra

Als Tephra werden vulkanische Lockerstoffe bezeichnet, die als fragmentierte Lava explosiv gefördert werden. Wenn sich die Tephra am Boden ablagert und verfestigt, entstehen pyroklastische Sedimente.

Tephra unterscheidet sich in ihrer Korngröße und wird entsprechend in Asche, Lapilli und Bomben, bzw. Blöcke eingeteilt. Die Vulkanasche besteht quasi aus Sandkörnern mit einer Korngröße kleiner als 2 mm. Die Lapilli sind in etwa so groß wie Kieselsteine und haben einen Durchmesser zwischen 2 mm und 64 mm. Alles was größer als 64 mm ist, bezeichnet der Vulkanologen als Blöcke oder Bomben. Während die Lava der Blöcke bei der Eruption bereits erstarrt war, wurden die Bomben in einem plastischen Zustand ausgeworfen. Dadurch nahmen sie eine spindealartige bis runde Form an. Bei der Abkühlung schrumpfen die Bomben, wodurch sich an der Oberfläche Risse bilden. Aufgrund der so entstandenen Oberflächenstruktur spricht man von Brotkrustenbomben. Lapilli, Blöcke und Bomben werden auch als Pyroklasten bezeichnet. Unregelmäßig geformte Pyroklasten werden auch als Schlacke bezeichnet. Dies geschieht in Anlehnung an der Schlacke aus Hochöfen. Besonders auf Eruptionsspalten bilden sich Schlackenkegel. Die Schlacke wird häufig von Lavafontänen erzeugt.

Die Fragmentation der Lava erfolgt durch explosive Eruptionen. Die Lava steht im Förderschlot und wird durch den hohen Gasdruck eruptiert. Die dabei entstehenden Explosionen zerfetzen die Lava in unterschiedlich große Partikel. Die Vulkanasche kann bis in die Stratosphäre aufsteigen und wird mit dem Wind über große Entfernungen verfrachtet. Je feiner die Partikel sind, desto weiter reisen sie mit dem Wind, bis sie schließlich zu Boden fallen. Größere Partikel lagern sich in Kraternähe ab. Bei besonders starken Explosionen werden groß Bomben und Blöcke mehrere Kilometer weit ausgeschleudert. Helme bieten gegen diese großen Pyroklasten kaum Schutz. Selbst walnussgroße Objekte können zu tödlichen Geschossen werden.

Die Menge der geförderten Tephra ist ein wichtiges Kriterium zur Klassifizierung der Eruptionsstärke nach dem Vulkanexplosivitätsindex (VEI). Wird keine Tephra gefördert, hat die Eruption einen VEI 0. Werden mehr als 1000 Kubikkilometer Tephra gefördert, wird die Eruption mit einem VEI 8 eingestuft.

Tornillo

Unter einem Tronillo versteht der Seismologe ein schraubenförmiges Erdbebensignal auf einem Seismogramm. Die Signale sind monofrequent und ihre Amplitude klingt mit zunehmender Laufzeit ab. Daher haben sie die Gestalt einer Schraube (auf Spanisch tornillo). Die Frequenz von Tornillos liegt typischerweise im Infraschallbereich.

Tornillos am Vulkan Galeras

Von Tornillos wurde erstmals im Zusammenhang mit dem Ausbruch des Vulkans Galeras (Kolumbien) im Jahr 1993 berichtet. Der Vulkan brach relativ überraschend aus, gerade als sich mehrere Vulkanologen im Krater befanden. 6 Forscher und 3 Touristen starben durch die unerwartete Eruption. Mehrere Personen wurden verletzt. Die Forscher waren im Rahmen einer Konferenz zusammen gekommen und stellten sich natürlich die Frage, ob es nicht doch Anzeichen einer bevorstehenden Eruption gab. Bei der Durchsicht der Seismogramme stieß man auf die Tornillos. Einige Jahre lang galten sie als eindeutiger Hinweis einer bevorstehenden Eruption. Heute weiß man allerdings, das Tornillos vor einen bevorstehenden Vulkanausbruch warnen können, allerdings muss es nicht zwangsläufig zu einer Eruption kommen, wenn zuvor Tornillos registriert wurden. So ist es wie mit vielen anderen Messdaten auch, die alleine für sich genommen kein zuverlässiges Instrument darstellen, um eine Eruption verlässlich vorherzusagen.

Tornillos und der Klang des Vulkans

Die Tornillos repräsentieren ein seismisches Signal im Infraschallbereich. Mittels Synthesizer lassen sich die unhörbaren Geräusche in für uns hörbare Töne umwandeln. So sprechen Vulkanologen gerne von „Orgeltönen“. Die Tornillos entstehen, wenn Gas durch den Förderschlot eines Vulkans gedrückt wird. Je nach Dimension des Förderschlotes und dem Gasdruck, entstehen unterschiedliche Infraschall-Töne. Ganz nach dem Prinzip einer Orgelpfeife.  Die Tornillos unterscheiden sich in Frequenz und Oszillation. So konnten Forscher am Cotopaxi die Tornillos dazu benutzten, den Förderschlot genauer zu untersuchen und auf die Höhe des Magmas im Schlot schließen. Nach der letzten eruptiven Phase im Jahr 2015 war der Schlot zwischen 270 und 320 Meter tief und 125 Meter breit. Bereits in einer früheren Arbeit gelang es Vulkanologen die Tremor-Töne eines Vulkans hörbar zu machen. (Quelle: Johnson et al./ American Geophysical Union)

Transformstörung

Eine Transformstörung (engl.: strike slip fault) trennt 2 tektonische Kontinentalplatten voneinander. Entlang der Störungszone verschieben sich die Platten seitwärts. Sie ist das größere Pendant zu einer Blattverschiebung (Transversalverschiebung), die eine lokale Störung in einer Platte darstellt. Das Bewegungsprinzip ist bei Transformstörung und Blattverschiebung identisch: Die Erdkruste verschiebt sich entlang einer senkrecht verlaufenden Fläche horizontal.

Man unterscheidet in sinistrale (linkshändige) und dextrale (rechtshändige) Bewegungsrichtung. Zur Ermittlung der Bewegungsrichtung wird der Bewegungssinn der Platte herangezogen, auf die der Betrachter nicht steht.

Erdbeben an Transformstörungen

Die Bewegungen entlang von Störungszonen laufen in den seltensten Fällen gleichmäßig ab. Obwohl die Kräfte auf die Platten konstant wirken, verhindert die Reibung entlang der Gesteinsflächen gleichförmige Bewegungen. Stattdessen verhaken die Platten und es bauen sich Spannungen auf, die solange größer werden, bis sich die verharkten Platten mit einem Ruck lösen. Diesen ruck nehmen wir als Erdbeben wahr.

Bekannte Transformstörungen

Zwei große Transformstörungen spielen gerade unter dem Aspekt der Erdbeben eine große Rolle im Weltgeschehen: Die San Andreas fault und die Nordanatolische Verwerfung. Beide sind für eine Reihe katastrophaler Erdbeben verantwortlich und an Beiden werden künftig weitere zerstörerische Starkbeben erwartet.

Die San Andreas fault liegt im US-Bundesstaat Kalifornien und trennt die Pazifische Platte vom Nordamerikanischen Kontinent. Bei ihr handelt es sich um eine dextrale Transformstörung die fast 1300 km lang ist. Das wohl bekannteste Erdbeben an dieser Störungszone ereignete sich im Jahr 1906: Ein Erdstoß der Magnitude 7,6 zerstörte San Francisco. Seitdem wartet man auf ein neues „big one“.

Die Nordanatolische Verwerfung liegt in der Türkei und trennt die Anatolische Platte von Eurasien. Auch sie ist rechtshändig und gut 1200 km lang. Sie verläuft in etwa parallel zur Küste des Schwarzen Meeres, passiert das Marmarameer und mündet in die Ägäis. Auf der Störungszone liegen Metropolen Izmit und Istanbul. eines der jüngsten Starkbeben ereignete sich 1999 und hatte eine Magnitude von 7,6. Es forderte 18.000 Menschenleben und legte die Stadt Gölcük in Trümmern. Es wird befürchtet, dass Istanbul ein ähnliches Schicksal droht.

Eine sehr schöne Blattverschiebung findet sich in China. Entlang der Piqiang fault wird ein ganzer Höhenzug sinistral versetzt. Die devonischen- und silurischen Sedimentgesteine sind um gut 2 km verschoben worden.

Diese wunderbare Störungszone liegt südlich der Tien Shan Berge, im Nordwesten der Provinz Xinjiang. Dort sind Gesteinsschichten aus mehreren Erdzeitaltern aufgeschlossen.

Tremor

Als Tremor bezeichnet man eine besondere Art vulkanisch bedingter Erdbeben. Sie sind von geringer Magnitude und äußern sich als ein beständiges Zittern des Erdbodens. Tremor wird direkt von den Bewegungen magmatischer Fluide im Untergrund ausgelöst. In der Vulkanologie dient Tremor als Indikator für Magmenaufstieg.

Tsunami

Ein Tsunami ist eine gefürchtete Riesenwelle, die ein großes zerstörerisches Potenzial aufweist. Tsunami ist ein Begriff aus dem Japanischen und bedeutet „Hafenwelle“. Sie baut sich erst im flachen Wasser zur vollen Höhe auf und kann sich kilometerweit ins Landesinnere schieben. Dort richtet sie große Zerstörungen an. Tsunamis entstehen entweder durch Erdbeben, wenn sich der Meeresboden explosionsartig vertikal verschiebt, durch submarine Hangrutschungen, oder wenn große Massen ins Meer eingebracht werden. Dies kann bei Vulkanausbrüchen geschehen, meistens in Verbindung mit dem (partiellen) Kollaps vulkanischer Strukturen. Ein normaler Bergsturz, bei dem die Gesteinsmassen ins Wasser krachen, kann ebenfalls Tsunamis auslösen.

Das Besondere an einem Tsunami ist, dass er in tiefem Wasser keine hohen Wellenberge aufbaut und selten Wellen erzeugt, die höher als 1 m sind. Dafür ist die Wellenlänge sehr groß und kann viele Kilometer betragen.