Zentralvulkan

Bei einem Zentralvulkanen handelt es sich meistens um einen großen Calderavulkan, der das Zentrum eines Vulkansystems darstellt. Der Zentralvulkan wird von einem vertikalen Fördersystem gespeist, das von einem Magmenreservoir unter dem Zentralvulkan aufsteigt. Bei den anderen Vulkanen des Systems handelt es sich häufig um monogenetische Schlackenkegel und Maare, oder um Spaltenvulkane. Die Vulkan des Systems haben für gewöhnlich keine eigenen großen Magmenreservoirs, sondern werden von magmatischen Gängen gespeist, die von dem Magmenreservoir unter dem Zentralvulkan seitwärts abgehen.

Zentralvulkane spielen vor allem beim Vulkanismus auf Island eine große Rolle. Die meisten Zentralvulkane sind dort von Gletschern bedeckte Calderen, von denen Spaltensysteme ausgehen, die über 100 km lang sein können. Sie liegen auf den Spreizungszonen des Mittelatlantischen Rückens der auf Island zutage tritt. Es werden überwiegend mafische basaltische Magmen gefördert, die reich an Magnesium und Eisen sind. Es können auch weiter entwickelte Magmen gefördert werden, die im Zuge der magmatischen Differentiation aus einer primär basaltischen Schmelze stammen.

Zentralvulkane auf Island

Typische Beispiele von Zentralvulkanen sind isländische Calderavulkanen, von denen einige für sehr bekannte und spektakuläre Eruptionen verantwortlich sind. Jüngstes Beispiel ist die Eruption des Bardarbunga im Jahr 2014. Vom Zentralvulkan am nordwestlichen Rand des Vatnajökulls ging ein magmatischer Gang aus, der sich unterirdisch Richtung Norden vorarbeitete. Einige Kilometer außerhalb des vergletscherten Gebiets öffnete sich eine Eruptionsspalte, die ein großes Lavafeld entstehen ließ. Die sogenannte Holuhraun-Eruption stellte einen der größten Ausbrüche auf Island dar, seitdem die Insel besiedelt ist.

Ein weiteres Beispiel ist die Laki-Eruption, die sich im 18. Jahrhundert bis in den Alpenraum auswirkte. Im Jahre 1786 entstand ein gewaltiges Lavafeld. Bei der Eruption wurde soviel Schwefeldioxid ausgestoßen, dass es im Alpenraum zu einen Jahr ohne Sommer kam. Es kam zu Missernten und Hungersnöten. Auf Island starben Tausende Menschen und Tiere an den direkten Auswirkungen der Eruption. Auf der Eruptionsspalte sind heute zahlreiche Schlackenkegel zu bewundern. Der zugehörige Zentralvulkan ist der Grimsvötn, der im südwestlichen Bereich des Vatnajökulls liegt.

Zonierte Kristalle

Zonierte Kristalle in magmatischen Gesteinen liefern Vulkanologen Daten über das Wachstum von Mineralien im Magma. Ähnlich wie die Jahresringe in Baumstämmen, zeigen unterschiedliche Zonen in Kristallen, wie schnell diese Gewachsen sind oder abgebaut wurden. Wissenschaftler können an den Zonen ablesen, unter welchen Bedingungen ein Mineral wuchs.

Es werden zwischen primärer/prograder und sekundärer/retrograder Zonierung unterschieden. Erstgenannte Zonierungen entstehen während des Wachstums des Kristalls in der Schmelze. Retrograde Zonierung ist das Produkt einer sich abkühlenden und erstarrenden Schmelze, aufgrund diffusiven Stofftransports.

Zonierungen zeigen sich als Muster von Bereichen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung im Kristall. In der Mineralogie werden Zonierungen in Kristallen als nichteinheitliche Verteilung der Kationen in der Atomstruktur beschrieben. Nicht so häufig sind Änderungen der Anionen.

Zonierungen können konzentrisch auftreten, oder sektoriell. Häufig sind unterschiedliche Zonen an Farbänderungen zu erkennen. Damit ein Kristall wachsen kann, benötigt es einen kontinuierlichen Nachschub an Elementen, die in seinem Kristallgitter eingebaut werden. Im Laufe der Zeit ändern sich Chemismus, Druck- und Temperaturbedingungen in einer Gesteinsschmelze: dem Mineral stehen nicht immer alle benötigten Elemente in ausreichenden Mengen zur Verfügung. Daher wächst der Kristall nicht immer gleichmäßig, oder er baut unterschiedliche Elemente in seinem Kristallgitter ein.

Typische zonierte Mineralien magmatischer Gesteine sind Feldspat, Amphibol und Pyroxen.

Die Kristallzonen magmatischer Gesteine lassen Rückschlüsse über Aufstiegsgeschwindigkeit von Magmen zu. In der Vulkanologie ist es wichtig abzuschätzen, wie schnell Magma vor einer Eruption aufsteigen kann. Das liefert Hinweise auf die Vorwarnzeit vor einer Eruption.

Magmenaufstieg am Chaiten

Im Fall des Vulkans Chaiten (Chile) fanden Forscher der TU München heraus, dass das Magma in nur 4 Stunden vom oberen Erdmantel aus aufgestiegen war. Das Magma erreichte eine Geschwindigkeit von 1 m/s. Professor Dingwell und sein Team untersuchten Lava-Proben vom initialen Ausbruch im Mai 2008. Der Chaiten brach praktisch ohne Vorwarnung aus und beendete damit seinen 9000 Jahre dauernden Schlaf. Er erzeugte eine plinianische Eruption mit hoch aufsteigender Aschewolke. Die Druckwellen der Explosionen zerstörte die Wälder am Vulkanhang: Bäume knickten wie Streichhölzer um. Lahare zerstörten die Küstenstadt Chaiten.

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