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Rheologie ist die Lehre vom Fließ- und Verformungsverhalten von Materialien und spielt in der Vulkanologie eine zentrale Rolle. Im Falle der Vulkanologie sind es magmatische Fluide die fließen und sich verformen. Allem voran beschäftigt den Vulkanologen die Fließfähigkeit von Magma und Lava. Hier die Viskosität ein wichtiger Faktor, wie ein Vulkan ausbricht.

Magma ist kein einfacher Flüssigkeitskörper, sondern ein komplexes Gemisch aus Schmelze, Kristallen und Gasen. Sein rheologisches Verhalten bestimmt, wie es im Untergrund aufsteigt, an der Oberfläche austritt und welche Art von Vulkanausbruch stattfindet. Entscheidend ist dabei vor allem die Viskosität, also die Zähigkeit der Schmelze. Dünnflüssige, basaltische Magmen mit geringem Kieselsäuregehalt können leicht aus dem Vulkan austreten und bilden lange, flache Lavaströme. Solche effusiven Ausbrüche sind etwa auf Hawaii typisch. Rhyolithische Magmen hingegen enthalten sehr viel Siliziumdioxid und sind dadurch stark polymerisiert, also strukturell „vernetzt“. Dies führt zu einer extrem hohen Viskosität, die das Ausströmen der Schmelze hemmt. Oft kommt es statt flüssiger Ströme zur Bildung von Lavadomen oder zu explosiven Eruptionen, weil sich Gase im zähflüssigen Magma stauen und schlagartig freigesetzt werden. Andesitische Magmen liegen rheologisch dazwischen, was zu einer Mischung aus Lavaflüssen und explosiven Phasen führen kann, wie man es an vielen Stratovulkanen der Subduktionszonen beobachtet.

Ein weiteres wichtiges Element ist das nicht-Newtonsche Verhalten des Magmas. Anders als Wasser verhält es sich nicht linear: Mit zunehmendem Kristall- oder Gasgehalt kann Magma abrupt fester oder sogar spröde werden. Das erklärt, warum manche Lavaströme plötzlich erstarren oder warum Magma im Aufstieg im Förderschlot stecken bleibt. Die Rheologie spielt damit auch für die Dynamik von pyroklastischen Strömen, Ascheeruptionen und den Kollaps von Lavadomen eine Rolle.

Neben der Zusammensetzung beeinflussen auch Temperatur und Druck die rheologischen Eigenschaften. Je heißer ein Magma ist, desto geringer seine Viskosität, was den Fluss begünstigt. Mit Abkühlung und zunehmender Kristallisation steigt die Zähigkeit stark an. Im Untergrund steuert die Rheologie des Magmas, ob es in Gängen und Spalten weiter aufsteigen kann oder ob es stockt und in Magmakammern verharrt.

Zusammengefasst erklärt die Rheologie, warum Vulkane so unterschiedliche Erscheinungsformen zeigen: von ruhigen Lavaschilden über steile Stratovulkane bis hin zu plötzlichen, hoch explosiven Ausbrüchen. Sie ist somit ein Schlüssel zur Vorhersage und zum Verständnis vulkanischer Prozesse.

Rhyolith ist ein silikatischer Vulkanit, der überwiegend aus Quarz und Alkalifeldspat (Plagioklas) besteht. Häufig kommen geringe Anteile Biotit und Augit vor. Sehr selten sind Olivin und Magnetit. Die Mineralien sind in einer mikrokristallinen (porphyrischen) Grundmasse eingebettet oder bilden ein glasartiges Gefüge bis hin zum vulkanischen Glas. Da Rhyolith einen hohen Anteil an Kieselsäure (SiO₂) aufweist, gehört er zu den sauren oder felsischen Vulkangesteinen. Sein magmatisches Äquivalent ist der Granit.

Rhyolithische Laven werden mit einer Temperatur zwischen 950 und 750°C eruptiert. Aufgrund der geringen Temperatur und des vielen Siliciumdioxids ist rhyolithische Schmelze hochviskos und nur bedingt fließfähig. Meistens wird Rhyolith explosiv gefördert. Tritt es effusiv aus, dann entstehen für gewöhnlich Lavadome. Es sind aber auch kurze Lavaströme möglich. Werden diese im Wasser abgeschreckt, entsteht das vulkanische Glas Obsidian.

Dacit (Dazit) ist oft mit dem Rhyolith assoziiert, enthält allerdings weniger Kieselsäure als Rhyolith. Zwischen den beiden Vulkaniten gibt es Misch- und Übergangsformen.

Das Vorkommen von Rhyolith

Die meisten großen Calderavulkane eruptierten während ihrer Hochphasen rhyolitische und dacitische Schmelze. Bei den sogenannten Supervulkaneruptionen entstanden mächtige Ignimbritdecken und bildeten Tuffe. Beispiele hierfür liefern die Taupo-Caldera in Neuseeland und die Yellowstone-Caldera in den USA. Letztere ist besonders wegen ihres Lava-Creek-Tuffs bekannt. Die gelben Ignimbrite haben ein Volumen von rund 1000 km³ und sind besonders schön am Wasserfall des Gibbon Rivers aufgeschlossen. Der Grand Canyon of the Yellowstone durchschneidet den älteren Mesa Falls Tuff. Die gelben Gesteine waren namensgebend für den ältesten Nationalpark der Welt.

Rhyolithe findet man typischerweise auch an Inselbogenvulkanen entlang von Subduktionszonen. Ein schönes Beispiel ist der Obsidian-Strom Rocce Rosse auf der italienischen Insel Lipari. Ähnliche Obsidianströme und Lavadome aus Rhyolith finden sich auf Island. Das verdeutlicht, dass rhyolithische Schmelzen auch an divergenten Plattengrenzen entstehen können, obwohl hier normalerweise primitive basaltische Schmelzen eruptiert werden. Aus diesen kann rhyolitische Schmelze infolge der fraktionierten Differentiation entstehen.

Wer an einem aktiven Vulkan unterwegs ist, geht ein Risiko ein, von einer größeren Eruption erwischt zu werden und zu Schaden zu kommen! Dieses Risiko lässt sich nur schwer beziffern, ist aber immer größer als Null.

Für Vulkanspotter können die vermeintlich ungefährlichen Vulkane besonders gefährlich werden, die für gewöhnlich nur kleinere Eruptionen erzeugen, weil man sich dann vielleicht näher an den Krater heranwagt, als es gut für einen ist. Besonders an Dauerbrennern wie Stromboli, Semeru, Yasur und Ol Doinyo Lengai kam es bereits häufiger zu schweren Unfällen, teilweise mit Todesfolge. Während man an einigen Vulkanen noch bis zum Kraterrand vordringen darf, wurde der Aufstieg zum Krater des Strombolis inzwischen komplett verboten. Erlaubt ist es nur noch, sich dem Krater bis auf einer Höhe von 290 m anzunähern. Die Bestimmungen schwanken oft und vor Reiseantritt sollte man sich erkundigen, was geht. Wer trotz Verbot im Sperrgebiet unterwegs ist, muss mit einem Bußgeld in Höhe von 500 € rechnen, falls er am Vulkan erwischt wird. Während ich die Sperrung an sich als gerechtfertigt empfinde, halte ich das Bußgeld für zu hoch. Außerdem muss eine Regelung für Ausnahmegenehmigungen her!

Klar ist, dass es nicht ungefährlich ist, zum Krater aufzusteigen. Früher gab es am Stromboli vielleicht einmal im Jahr eine größere Eruption, bei der Tephra und größere Lavabomben auf dem Pizzo oberhalb des Kraters landeten. Mittlerweile ist das häufiger der Fall und man muss damit 3–4 Mal im Jahr rechnen. Wenn man jedes Jahr also einen Tag lang im Kratergebiet unterwegs ist, dann geht man grob geschätzt ein Risiko von ca. 1% ein, dort in eine größere Eruption zu geraten. Das Risiko, zu Schaden zu kommen, ist dann kleiner als 1%. Das ist eine grobe Abschätzung und keine mathematisch korrekte Risikoanalyse. Ob man das Risiko nun als groß oder gering einschätzt, hängt von der Risikofreudigkeit des Einzelnen ab. Ich selbst bin zwar noch nicht am Stromboli von einer größeren Explosion überrascht worden, aber dafür sind mir am Ätna und auf Krakatau schon mehrfach glühende Vulkanbomben und Schlacken um die Ohren geflogen. Sie sind dann 2-3 Meter vor meinen Füßen gelandet. Also, wenn man in eine größere Eruption gerät, muss man nicht zwingend zu Schaden kommen. Klar ist natürlich, dass das Risiko, eines Tages bei einer Eruption zu Schaden zu kommen, größer ist, je öfter man sich der Gefahr aussetzt. Ein Restrisiko bleibt für jeden bestehen.

Oftmals werden die tatsächlichen Risiken von Außenstehenden höher eingeschätzt, als sie es tatsächlich sind. Das sieht man z.B. an den zahlreichen Kommentaren in den sozialen Netzwerken, wenn jemand Bilder postet, die ihn bei einer vermeintlich gefährlichen Aktion zeigen. Ich möchte niemanden dazu auffordern, sich in Gefahr zu begeben, und warne sogar vor den Gefahren des Vulkanismus, doch meiner Meinung nach sollte es jedem selbst überlassen werden, in welche Gefahr er sich wissentlich begibt, solange er keine anderen Personen gefährdet. Wichtig ist, dass man sich über Risiken und Gefahren im Klaren ist und die Verantwortung für sein Leben selbst übernimmt! Aus diesem Grund rate ich auch davon ab, eruptierende Vulkane mit Kindern zu besteigen. Sie können selbst nicht abschätzen, wie groß die Gefahren sind und ob sie das Risiko in Kauf nehmen.

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