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Eine Flankeneruption ist ein Vulkanausbruch, der sich nicht am Gipfel, sondern an den Flanken eines Vulkans manifestieren. Flankeneruptionen entstehen, wenn Magma neue Wege durch Risse und Schwächezonen im Vulkangebäude findet und an der Seite des Vulkans an der Oberfläche als Lava austritt. Oft öffnet sich an der Vulkanflanke eine Eruptionsspalte.

Flankeneruptionen können sowohl effusiv, mit Lavaflüssen, als auch explosiv erfolgen, wobei Asche und Gesteinsfragmente ausgeworfen werden. Im Falle effusiver Eruptionen mit Lavaspattering entstehen Hornitos, bei überwiegend explosiven Eruptionen kommt es zur Bildung von Schlackenkegeln. Mischformen sind möglich. Aufgrund der meist steilen Hangneigung bergen Flankeneruptionen ein besonders hohes Risiko für die Stabilität des Vulkans. Im Extremfall kann es zu einem strukturellen Versagen nebst einem Hangrutsch oder sogar Flankenkollaps kommen, was oft katastrophale Folgen mit sich bringt.

Oft sind die Flanken eines Vulkans besiedelt und je nachdem, auf welcher Höhe sich eine Flankeneruption ereignet, kann die Lava in kurzer Zeit bewohntes Gebiet erreichen.

Ein bekanntes Beispiel für einen Vulkan, der häufig Flankeneruptionen hervorbringt, ist der Ätna auf Sizilien. Im Jahr 2001 führte ein solcher Ausbruch zu Lavaströmen, die die Seilbahn beschädigten und Ortschaften bedrohten. Eine weitere Flankeneruption ereignete sich 2002–2003. Damals platzte der Vulkan wie eine überreife Tomate auf.

Besonders gefährlich sind Flankeneruptionen, wenn sie instabile Vulkankörper betreffen. Ein extremes Beispiel dafür ist der Mount St. Helens in den USA. Bei der katastrophalen Eruption von 1980 kollabierte die Nordflanke des Vulkans, was zu einem gewaltigen Erdrutsch führte, dem größten in der aufgezeichneten Geschichte Nordamerikas. Die Flankeneruption kam infolge einer beulenartigen Magmenintrusion knapp unter der Oberfläche zustande und spielte eine zentrale Rolle bei der Destabilisierung des Kegels und verstärkte die explosive Freisetzung von Lava, Asche und pyroklastischen Strömen.

Auch auf den Kanarischen Inseln zeigen Flankeneruptionen ihr zerstörerisches Potenzial. Bei Cumbre Vieja auf La Palma führte die Eruption 2021 zu ausgedehnten Lavaflüssen, die ganze Dörfer unter sich begruben und zehntausende Menschen zur Evakuierung zwangen. Hier wurde deutlich, dass Flankeneruptionen nicht nur die unmittelbare Umgebung bedrohen, sondern durch Hangabbrüche auch das Risiko großflächiger Zerstörungen bergen.

Flankeneruptionen verdeutlichen, dass Vulkane nicht nur von ihren Gipfeln aus gefährlich sein können. Die Eruptionsstellen an den Hängen sind oft schwer vorhersehbar, da sie von unterirdischen Magmareservoirs und lokalen Spannungsverteilungen abhängen. Für die Vulkanforschung und Katastrophenvorsorge ist das Monitoring der Flanken daher eminent. Moderne Techniken wie Satellitenüberwachung und seismische Messungen helfen, bevorstehende Ausbrüche frühzeitig zu erkennen, um Schäden zu minimieren und Evakuierungen rechtzeitig einzuleiten.

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 dem Erdinneren, die der Gesteinsschmelze Magma entweichen. Dies sind die magmatischen Fluide. Manchmal wird Magma selbst als Fluid betrachtet. Magmatische Fluide können als Einschlüsse im Gestein erhalten bleiben. Die mikroskopische Analyse dieser Flüssigkeitseinschlüsse verrät 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-Chloride 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.

Eine besondere 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 verschwinden und wahrscheinlich in den Erdmantel abtauchen. Schon seit längerem war bekannt, dass auf der subduzierten ozeanischen Kruste marine Sedimente aufliegen, die viel Wasser enthalten. Dieses Wasser wird im Erdmantel freigesetzt und ermöglicht das partielle Schmelzen der Gesteine dort.

Bei einer Fumarole handelt es sich um eine kleine Öffnung im Erdboden, aus der Wasserdampf und heiße vulkanische Gase austreten. Bei den vulkanischen Gasen handelt es sich oft um schweflige Gase wie Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff. Solche schwefligen Fumarolen werden in Italien Solfataren genannt. Die Temperatur der Fumarolen schwankt normalerweise zwischen 100 und 800 Grad Celsius. Im Extremfall können sie bis zu 1000 Grad heiß werden.

Liegen die Gastemperaturen deutlich unter 100 Grad, spricht man nicht von Fumarolen, sondern von Mofetten. Diese enthalten für gewöhnlich nur wenig Schwefeldioxid, emittieren aber dafür umso mehr Kohlendioxid. Hauptbestandteil der Gase ist generell Wasserdampf.

Gefahren einer Fumarole

Die Gase der heißen Fumarolen sind mit Vorsicht zu genießen. Zum einen kann man sich an den Gasaustritten Verbrennungen zuziehen, zum anderen sind schweflige Gase und Chlorverbindungen gesundheitsschädlich. Besonders Augen und Lungen sollten geschützt werden, wenn man sich den Gasen aussetzt. Es gibt sogar Fumarolen, deren Gase Fluor enthalten. In Verbindung mit Wasserstoff und Wasser könnte Flusssäure entstehen.

An der Erdoberfläche kühlen die Fumarolen-Gase schnell ab und kondensieren. In Verbindung mit Wasser entstehen aus den Gasen Säuren. Besonders wenn sich die Gasaustritte am Grund eines Kratersees befinden, wird das Seewasser schnell extrem sauer. Ist wenig Wasser enthalten, dann kondensieren die verschiedensten Mineralien am Rand der Fumarolen. Schwefelkristalle und Salpeter sind weit verbreitet. An manchen Vulkanen entstanden Lagerstätten, die z. T. heute noch abgebaut werden. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist der Kawah Ijen auf der indonesischen Insel Java. Die fumarolischen Gase werden am Rand eines Säuresees durch Rohre geleitet und gekühlt, so dass besonders viel Schwefel kondensiert und sich in mächtigen Bänken ablagert. Tatsächlich sind die Gase so heiß, dass sie mit blauer Flamme brennen. Auch der Schwefel entzündet sich immer wieder.

Manchmal sammelt sich in flachen Senken um Fumarolen Wasser an. Dann entstehen Mudpools (Schlammtümpel). In einigen dieser unwirtlichen Wasserbecken gibt es primitive Lebensformen, die Thermophile genannt werden.

Gasaustritte und Vulkanologie

Für den Vulkanologen sind Fumarolen und Mofetten wichtig, da sie Fenster in das Innere eines vulkanisch/magmatisch aktiven Gebiets darstellen. An Fumarolen lassen sich Gasproben sammeln. Die chemische Zusammensetzung der Gase kann Hinweise über den Zustand des Vulkans liefern. Die Temperaturmessungen lassen Rückschlüsse darüber zu, ob Magma aufsteigt. Wird das Gas über 500 Grad heiß, gilt ein baldiger Ausbruch als wahrscheinlich. Oft markieren Fumarolen, dass sich ein Vulkan im zwischenvulkanischen Stadium befindet. Das Vorhandensein von Mofetten deutet an, dass eine Eruption mitunter Jahrtausende her ist oder sich erst in Jahrtausenden ereignen wird.