Top Ten Vulkane
Ätna ist neben dem Pico del Teide der größte Vulkan Europas und einer der aktivsten Vulkane Italiens. Beim Ätna handelt es sich um einen komplexen Schildvulkan, der auf sehr unterschiedliche Art ausbrechen kann. Berüchtigt ist der Ätna für seine paroxysmalen Eruptionen. Diese ereignen sich in Phasen und können große Lavafontänen erzeugen. Aktuell befindet sich der Ätna in einer eruptiven Phase und erzeugt strombolianische Eruptionen und Lavaströme. Die einzelnen Episoden dauern 2-5 Tage. Dazwischen gibt es Pausen von 1-2 Wochen.
Erta Alé ist ein flacher Schildvulkan in der äthiopischen Wüste Danakil. An seinem Gipfel befindet sich eine Caldera. In ihr bildete sich ein Krater, in dem ein Lavasee kocht. Der Lavasee des Erta Alé ist mindestens seit den 1960er Jahren daueraktiv. Es gab nur eine dokumentierte Aktivitätspause zwischen 2004 und 2005. Im Januar 2017 kam es zu einem Überlaufen des Lavasees mit anschließendem Kollaps des Pitkraters. In einer südlich gelegenen Caldera manifestierten sich 2 neue Lavaseen und Lavaströme sind aktiv.
Kilauea liegt auf Big Island Hawaii. Der Schildvulkan ist einer der aktivsten Vulkane der USA. Spektakulär sind seine Lavaseen und Lavafontänen. Oft fließen Lavaströme ins Meer. Der Kilauea ist ein typischer "hot spot"-Vulkan und fördert dünnflüssige Basaltlava. Im Mai 2016 begann ein Lavastrom zu fließen, der im Juli den Ozean erreichte. Lavastrom 61g war bis zum Frühjahr 2018 schwach aktiv. Im Mai 2018 begann am Kilauea ein neuer Vulkanausbruch. Mitten im Wohngebiet Leilani öffneten sich Eruptionsspalten. Hunderte Häuser wurden zerstört und Lava floss bei Kapoho ins Meer. Die Lavaseen im Halema'uma'u und Pu'u'O'o-Krater liefen aus. Die Eruption endete im Sommer 2018. Seitdem tritt keine Lava mehr aus, doch im Untergrund lädt der Kilauea wieder auf.
Merapi befindet sich in direkter Nähe zur indonesischen Großstadt Yogyakarta. Beim Merapi handelt es sich um einen Hochrisiko-Vulkan. Er eruptiert oft explosiv, oder bildet Dome und die gefährlichen pyroklastischen Ströme. Seine Vulkanausbrüche enden oft katastrophal. Zuletzt starben im Jahr 2010 mehr als 250 Menschen in den pyroklastischen Strömen. Derzeit ruht die vulkanische Aktivität am Merapi.
Nyiragongo ist ein Schildvulkan in der Demokratischen Republik Kongo. In seinem Krater kocht ein Lavasee. Doch dieser See läuft gelegentlich durch Spalten in der Vulkanflanke aus und richtet große Zerstörungen in der Stadt Goma an. Zuletzt geschah das in den Jahren 2002 und 2021. Bei der Katastrophe von 2002 starben 147 Menschen. Im Herbst 2016 bildete sich neben dem Lavasee ein neuer Förderschlot, auf dem ein Hornito wuchs. Lavaströme ergossen sich in den Lavasee.
Ol Doinyo Lengai ist bei den Massai in Tansania als "Berg Gottes" bekannt. Für Vulkanologen ist der Lengai ein Exot, denn er fördert die kälteste Lava der Welt. Diese basiert nicht auf Siliziumdioxid, sondern auf Carbonat. Die Lava ist dünnflüssig und sieht auf den ersten Blick aus wie Schlamm. Mit Temperaturen zwischen 500 und 600 Grad ist sie nur etwa halb so heiß wie die Lava auf Hawaii.
Piton de la Fournaise liegt auf der Insel La Réunion im indischen Ozean. Der Vulkan hat viele Gemeinsamkeiten mit dem Kilauea. Die meisten Eruptionen sind wunderbare Naturspektakel, gelegentlich werden aber auch Ortschaften zerstört. Nach einer längeren Pause setzte im Jahr 2016 eine neue Eruptionsphase ein. Der bisher jüngste Ausbruch manifestierte sich im September 2018.
Soufrière Hills in der Karibik ist ein gefährlicher Domvulkan. Pyroklastische Ströme zerstörten 1995 die Hauptstadt der Insel Montserrat. Plymouth gleicht heute einer Geisterstadt oder einem neuzeitlichen Pompeji. Die jüngste eruptive Phase endete im Jahr 2012.
Vesuv erlangte traurige Berühmtheit, als seine pyroklastischen Ströme im Jahre 79 die römischen Städte Pompeji, Herculaneum und Stabiae zerstörten. Heute leben in seinem Umfeld mehrere Millionen Menschen. Schon alleine deswegen gilt der Vesuv als einer der gefährlichsten Vulkane der Welt. Zugleich zählt er zu den am besten überwachten Vulkanen. Hier wurde eines der ersten vulkanologischen Observatorien errichtet. Momentan ruht der Vesuv, doch er könnte schnell erwachen. Eine neuerliche Katastrophe scheint vorprogrammiert, obwohl es Evakuierungspläne gibt. Doch diese würden sich im Falle eines kurzfristigen Vulkanausbruchs nur schwer umsetzen lassen.
Yellowstone hat das Potenzial zu einem Supervulkanausbruch, der das globale Klima ändert und ein Artensterben auslösen kann. Seine Kataklysmen erfolgen mit einem Abstand von ca. 640.000 Jahren. Der Yellowstone Vulkan steht daher im Fokus vieler Forschungsarbeiten.
Über die neusten Forschungsergebnisse berichte ich regelmäßig im Blog. Es gibt Hinweise, dass große Calderavulkane mit einem aktiven Hydrothermalsystem schneller ausbrechen können als bisher vermutet. Dies fanden Vulkanologen am Beispiel der Campi Flegrei heraus.
Fragen und Antworten über Vulkane und Vulkanausbrüche
Was ist ein Vulkan?
Ein Vulkan ist eine Öffnung in der Erdkruste. Aus ihr treten eruptiv Lava und Gase aus, die als Gesteinsschmelze Magma aus dem Erdmantel aufgestiegen sind. Die Lava lagert sich um die Öffnung ab und erstarrt zu Lavagestein. So entsteht eine Erhebung bzw. ein kegelförmiger Berg, den man als Vulkan bezeichnet.
Wie funktioniert ein Vulkanausbruch?
Beim Aufstieg des Magmas zur Erdoberfläche wirkt das Prinzip der hydrostatischen Druckentlastung. Das Magma hat eine geringere Dichte als das feste Gestein in seiner Umgebung und es beginnt wie eine Luftblase im Wasser aufzusteigen. Beim Aufstieg reduziert sich der äußere Druck auf das Magma und es wird dekomprimiert. Gase, die bis dahin im Magma gelöst waren, entweichen wie bei einer Sprudelflasche, die geöffnet wird. An der Erdoberfläche reißt dann der Gasüberdruck die Schmelze mit in die Höhe. Der Vulkan bricht aus.
Woher kommt die Lava?
Solange sich die Lava im Untergrund befindet sprechen wir vom Magma und dieses entsteht hauptsächlich durch partielles Schmelzen kristalliner Gesteine. Wir unterscheiden im Wesentlichen 3 Entstehungsarten:
a) durch partielles Schmelzen eines silikatischen Mantelgesteins (Peridotit) in Tiefen um 150 km. Aus solchen Schmelzen entstehen überwiegend dunkle Lavagesteine wie Basalt. Eine basaltische Schmelze kann innerhalb von 4 Tagen zur Erdoberfläche aufsteigen.
b) durch partielles Aufschmelzen kontinentaler Kruste, aus der helle Vulkanite wie Rhyolith entstehen.
c) durch Aufschmelzen subduzierter Erdkruste. Aufgrund der Kräfte der Plattentektonik können Teile der Erdplatten wieder in die Tiefe abtauchen, wo sie dann aufgeschmolzen werden. So entstehen intermediäre Magmen, die volumenmäßig aber eher eine untergeordnete Rolle spielen.
Alle anderen Magma-Arten entwickeln sich durch chemische Reaktionen aus diesen Stamm-Magmen während des Aufstieges. Für die Magma-Entwicklung entscheidend ist dabei auch die Verweildauer des Magmas im Untergrund und die Druck- und Temperaturverhältnisse, denen das Magma über einen längeren Zeitraum ausgesetzt ist. Dieser Reifungsprozess wird als Magmen-Differentiation bezeichnet.
Woraus besteht Lava?
Hauptbestandteil der Lava ist Siliziumdioxid (SiO2, Kieselsäure). Je nach Entstehungsgeschichte des Magmas enthält die Lava grob zwischen 40 und 70% SiO2. Je nach SiO2-Gehalt sprechen wir dann auch von basischen, intermediären und sauren Magmen. Das erstarrte Lavagestein entsteht nun durch Kristallisation einer silikatischen Schmelze (dem Magma) und setzt sich letztendlich aus Kristallen verschiedener Mineralien zusammen. Hauptbestandteil dieser Mineralien sind neben Silizium und Sauerstoff Elemente wie Eisen, Aluminium, Magnesium, Calcium und Natrium. Häufige Minerale sind Plagioklas, Quarz, Olivin, Pyroxen, Amphibol und Biotit.
Sehr selten sind Laven, deren Grundmasse aus Karbonat statt aus Siliziumdioxid besteht. Diese Lava wird rezent am Ol Doinyo Lengai in Tansania gefördert. Vulkanologen bezeichnen die Lava des Lengais als Natrokarbonatit.
Wie heiß wird Lava?
Je nach der Zusammensetzung der Lava und der Tiefe und Geschwindigkeit, mit der das Magma aufgestiegen ist, kann die Temperatur der Lava zwischen ca. 500° C (Ol Doinyo Lengai) und 1250° C (Kilauea auf Hawaii) variieren.
Wie wird die Temperatur von Lava gemessen?
Meistens werden lange Messsonden aus einer Nickel-Chrom-Legierung benutzt, die an ein Thermometer angeschlossen sind. Die Messonden müssen für einige Sekunden in der Lava gehalten werden. Kann man sich der Lava nicht nähern, wird die Temperatur mit Infrarotsensoren gemessen. Zur Kontrolle einer großflächigen Aufheizung eines Vulkans können die Temperaturen mittels Infrarotaufnahmen von Satelliten gemessen werden.
Wie schnell kann Lava fließen?
Das ist abhängig von der Zusammensetzung der Lava, ihrer Temperatur und der Kristallinität der Lava. Im Allgemeinen gilt: Je mehr Siliziumdioxid (SiO2) in der Lava enthalten ist, je kälter die Lava ist und je mehr Kristalle und Blasen in der Lava enthalten sind, desto langsamer ist die Lava. Sie kann so zäh werden, dass sie überhaupt nicht mehr fließt, sondern wie ein brüchiger Korken im Krater stecken bleibt (Dombildung). Das andere Extrem sind dünnflüssige, heiße Lavaströme (sog. Pahoehoe Lava auf Hawaii), die auf stark geneigten Hängen schon einmal Geschwindigkeiten von 100 km/h erreichen können.
Kann man über fließende Lava laufen?
Eine Frage, die immer wieder gestellt wird. Die erstaunliche Antwort ist: ja, es ist bedingt möglich. Normalerweise ist Lava entsprechend tragfähig, es sei denn, es handelt sich um extrem heiße und dünnflüssige Lava wie auf Hawaii oder um die kälteste Lava der Welt. Diese findet sich am Ol Doinyo Lengai. Dort verbrannte sich einmal ein Student einen Fuß, als er in die nicht glühende Lava trat. Ich konnte einmal am Ätna filmen, wie ein Mann über einen fließenden Lavastrom gerannt ist. Den Clip seht ihr bei den Ätna-Videos. So etwas wird aber nicht zur Nachahmung empfohlen, die Verbrennungsgefahr ist hoch!
Wie weit können Lavabrocken aus einem Vulkan fliegen?
Das hängt von der Größe der Partikel und dem Gasdruck im Magma ab. Große Gesteinsfragmente, sogenannte Bomben schlagen meistens nicht so weit entfernt vom Krater ein, können aber bei starken Eruptionen mehrere Kilometer weit fliegen. Kieselgroße Vulkansteine, die Lapilli, können viele Kilometer weit ausgeschleudert werden. Feine Partikel nennt man Vulkanasche. Diese kann bis in die obersten Schichten der Atmosphäre aufsteigen und vom Wind über tausende Kilometer transportiert werden. Aerosole verbleiben jahrelang in der Stratosphäre und können das Klima beeinflussen. Vor Ascheregen schützt ein Regenschirm, vor Lapilli ein Helm. Vor Bomben wie auf dem Bild schützt nur ein Betondach.
Wie hoch ist der größte aktive Vulkan der Erde?
Der höchste aktive Vulkan auf dem Festland ist der 6885 m hohe Nevado Ojos del Salado in Chile. Der höchste aktive Vulkan der Erde ist der Schildvulkan Mauna Loa auf Hawaii. Der Mauna Loa erhebt sich vom Grund des Pazifischen Ozeans, der hier mehr als 5000 m tief ist. Zusammen mit den 4139 m über dem Meeresspiegel ist der Vulkan über 9000 m hoch. Der höchste Vulkan der Erde ist der Mauna Kea, denn er überragt den benachbarten Mauna Loa um 35 m. Damit ist er sogar der höchste Berg der Erde. Allerdings ist der Mauna Kea wahrscheinlich erloschen.
Wo gibt es die meisten Vulkane?
Die meisten Vulkane liegen entlang der kontinentalen Plattengrenzen an den Küsten der Ozeane. Besonders viele Vulkane manifestieren sich am Pazifischen Feuerring. Es gibt aber auch Riftzonen in den Kontinenten, entlang derer sich Vulkane bilden. Über sogenannte Hot Spots können Vulkane in der Mitte von Kontinentalplatten entstehen.
Gibt es aktive Vulkane in Europa?
Ja, davon gibt es einige. Am nächsten sind uns die aktiven Vulkane in Süditalien. Die bekanntesten sind Vesuv, Stromboli und Ätna. Der Ätna ist der größte Vulkan Europas und einer der aktivsten weltweit. Darüber hinaus ist er ein beliebtes Touristenziel. Er bricht oft mehrmals im Jahr aus.
Auf Island gibt es zahlreiche aktive Vulkane. Viele von ihnen liegen unter dem Eis der Gletscher. Subglaziale Vulkane sind Grimsvötn, Bardarbunga und Eyjafjallajökull. Dieser brach zuletzt im Jahr 2010 aus. Der Bardarbunga ist im September 2014 aktiv geworden.
Welche Vulkane gibt es in der Nähe von Deutschland?
In unserer Nähe gibt es die Vulkane der Eifel, unter denen auch gleichzeitig die jüngsten Vulkane Deutschlands zu finden sind. Nicht weit entfernt liegen die Vulkane des Oberrheingrabens, der sich in der niederhessischen Senke fortsetzt. Der Kaiserstuhl, der Vogelsberg und der Westerwald liegen auf einer kontinentalen Grabenzone eines Rifts. In der Lausitz finden wir heute die Reste einer typischen Intraplattenvulkanprovinz. Zu den berühmtesten Aufschlüssen gehören die Basaltsäulen der Burg Stolpen, nicht weit von Dresden entfernt. Aktive Vulkane in unserer Nähe sind der Ätna und der Stromboli in Süditalien.
Können die Eifelvulkane noch ausbrechen?
Die Vulkane der Eifel haben sich über den Zeitraum der vergangenen 700 000 Jahre gebildet, die jüngsten sind gerade einmal 10 000 Jahre alt. Zwar ist in nächster Zeit nicht mit einem Ausbruch zu rechnen, auf langer Sicht sind Eruptionen in der Eifel jedoch äußerst wahrscheinlich. Ein besonderer Fall ist der Lacher-See-Vulkan, der vor 12 900 Jahren für die größte quartäre Vulkanexplosion in Mitteleuropa verantwortlich war. Unter dem Seegebiet befindet sich auch heute noch eine Magmakammer, aus der vulkanische Gase austreten. Diese manifestieren sich in Mofetten am Ostufer des Laacher Sees.
Was waren die schlimmsten Vulkankatastrophen?
Eine der schlimmsten Vulkankatastrophen war die Toba-Eruption auf der indonesischen Insel Sumatra. Dieser sogenannte Supervulkan-Ausbruch ereignete sich vor ca. 72.000 Jahren und hätte beinahe die gesamte Menschheit ausgerottet.
Dramatische Vulkanausbrüche ereigneten sich in der Bronzezeit, als der Ausbruch von Santorin den Untergang der Minoer einleitete. Zu Zeiten der Römer gab es eine verheerende Eruption des Vulkans Vesuv im Golf von Neapel. Dabei wurden die Städte Pompeji, Herculaneum und Stabiae zerstört.
Im 18. Jahrhundert sorgten zwei Spalteneruptionen für Leid der Bevölkerung: Laki auf Island und die Montañas del Fuego auf Lanzarote.
1815 brach der indonesische Vulkan Tambora groß aus und das Folgejahr gilt als das Jahr ohne Sommer, da es zu einem weltweiten Temperaturrückgang kam. Der Tambora eruptierte das unvorstellbare Magma-Volumen von 90 Kubikkilometern. Sogar in den Alpen kam es zu Missernten und die Menschen hungerten. Durch den Vulkanausbruch starben 92 000 Menschen.
Ein weiterer indonesischer Vulkan brach 1883 aus: der Krakatau. Die Vulkaninsel zerstörte sich in einem gewaltigen Vulkanausbruch selbst, wodurch pyroklastische Ströme und Tsunamis entstanden, in denen mehr als 36.500 Menschen starben.
Zu den größten Vulkankatastrophen der jüngeren Vergangenheit zählen die Eruptionen von Mt. St. Helens in den USA, sowie Mt. Pinatubo und Mayon auf den Philippinen. Im November 2010 brach der Merapi in Indonesien aus und tötete mehr als 350 Menschen. Für Schlagzeilen sorgten ebenfalls die Ausbrüche der Vulkane Chaiten in Chile und Eyjafjallajökull auf Island. Die Eruption dieses Vulkans verursachte im Jahr 2010 ein mehrtägiges Flugverbot über Europa. Der finanzielle Schaden war gewaltig, Menschen kamen aber nicht ums Leben.
Wie wahrscheinlich ist es, das ein Supervulkan wie der Yellowstone ausbricht?
In den Medien wird oft der Begriff "Supervulkan" gebraucht und in Zusammenhang mit einer baldigen Eruption des Yellowstone-Vulkans gebracht. Richtig ist, dass ein Vulkanausbruch in der Yellowstone-Caldera statistisch gesehen überfällig ist und dass es Magmenbewegungen im Untergrund der Caldera gibt. Das führt zur Aufwölbung des Calderabodens und zur Entstehung neuer heißer Quellen. Die Vulkanologen vor Ort sind sich aber einig, dass kein Vulkanausbruch unmittelbar bevorsteht.
Sollte es heutzutage zu einem Supervulkan-Ausbruch kommen, würde die Menschheit wahrscheinlich überleben. Allerdings hätte ein solcher Vulkanausbruch schwerwiegende globale Auswirkungen auf das Klima und die Weltwirtschaft.
Gibt es einen Zusammenhang zwischen Vulkanen und Erdbeben?
Erdbeben ereignen sich meistens in den gleichen Zonen, in denen es auch Vulkane gibt: entlang von tektonischen Plattengrenzen und Störungszonen. Starke tektonische Erdbeben stehen im Verdacht Vulkanausbrüche auszulösen. Voraussetzung hierfür scheint zu sein, dass der Vulkan schon bereit für eine Eruption ist. Darüber hinaus gibt es Erdbebenarten, die in direktem Zusammenhang mit Eruptionen stehen. Sie entstehen, wenn sich das aufsteigende Magma einen Weg durch den Untergrund bahnt und das Gestein bersten lässt. Zudem kann ein Vulkanausbruch selbst ein beständiges Beben der Erde hervorrufen, welches Tremor genannt wird.
Vulkanismus und Tourismus
Viele Menschen stellen sich die Frage, ob man Urlaub in vulkanisch aktiven Gebieten machen kann, oder ob man einen aktiven Vulkan besteigen kann, um seine Eruptionen zu beobachten. Beides ist möglich, allerdings mit Vorsicht und unter sachkundiger Leitung. Viele Urlaubsregionen liegen tatsächlich in der Nähe von aktiven Vulkanen und dafür muss man nicht einmal weit entfernte Länder wie Indonesien oder Japan bereisen. Es reicht, die Kanarischen Inseln zu besuchen, oder Sizilien zu bereisen und schon befindet man sich in der Nähe aktiver Vulkane. Am Ätna boomt der Vulkantourismus regelrecht: Reisende werden mit Seilbahn und Bus auf den Vulkan gekarrt. Doch nur selten haben Tagestouristen das Glück, eine Eruption zu sehen. Am Stromboli auf den Liparischen Inseln hingegen wird man mit hoher Wahrscheinlichkeit Zeuge einer strombolianischen Eruption. Allerdings muss man den Vulkan zu Fuß erklimmen. Gut ausgebaut ist auch der Tourismus am Fuego in Guatemala. Dieser Vulkan ist praktisch daueraktiv und relativ gefahrlos zu besteigen. Im Kapitel über Vulkanreisen lest ihr mehr zum Thema.
Welchen Zweck erfüllen Vulkane?
Ohne den Vulkanismus würde es auf der Erde wahrscheinlich weder eine stabile Erdkruste, noch Leben geben. Die Vulkane haben die Funktion von Überdruckventilen und sorgen dafür, dass die Erdkruste nicht ständig willkürlich aufplatzt: durch radioaktiven Zerfall, hohen Druck und chemische Prozesse entsteht im Erdinneren Wärme. Durch Subduktion ozeanischer Kruste und Wärme bilden sich Magmen und Fluide, die sich ausdehnen und irgendwohin müssen. Sie entweichen relativ kontrolliert durch die Vulkane. Eine besondere Rolle spielen dabei die Mittelozeanischen Rücken: entlang den submarinen Spreizungszonen entsteht aus dem Magma neue Ozeankruste.
Die Vulkane fördern nicht nur wichtige Mineralstoffe aus den Tiefen der Erde an die Oberfläche, sondern auch Gase und Wärme. Bei einem Großteil des Gases handelt es sich um Wasserdampf. Einer Theorie zufolge schwitzten die Vulkane das Wasser der Ozeane aus und schufen auch die Uratmosphäre. Das war im Archaikum. Einer anderen Theorie nach, gelangte das Wasser über Eismeteoriten auf die Erde. Diplomatisch betrachtet könnte das Wasser durch beide Arten auf die Erdoberfläche gelangt sein. Weitere wichtige Faktoren sind vulkanische Mineralien und Erdwärme: erstes Leben bildete sich in Form von Archäobakterien im Bereich von Thermalquellen. Diese thermophilen Bakterien ernährten sich von Schwefelverbindungen, wie sie Vulkane fördern. Die Archäobakterien entwickelten sich zu Cyanobakterien (Blaualgen), die mit Hilfe der Photosynthese Sauerstoff produzierten und so nahm das Leben seinen Lauf.
