Vulkane gibt es in vielen Formen und Größen, von gewöhnlichen Schlackenkegelvulkanen, die sich aus wiederholten Eruptionen aufbauen, und Lavadomen, die sich über vulkanischen Schloten auftürmen, bis hin zu breiten Schildvulkanen und zusammengesetzten Vulkanen. Obwohl sie sich in Struktur und Aussehen unterscheiden, haben sie alle zwei Dinge gemeinsam. Auf der einen Seite sind sie allesamt beeindruckende Naturgewalten, die sowohl erschrecken als auch inspirieren.
Andererseits beruht jede vulkanische Aktivität auf dem gleichen Grundprinzip. Im Wesentlichen sind alle Eruptionen das Ergebnis von Magma aus der Tiefe der Erde, das an die Oberfläche gedrückt wird, wo es als Lava, Asche und Gestein ausbricht. Aber welche Mechanismen treiben diesen Prozess an? Was genau lässt geschmolzenes Gestein aus dem Erdinneren aufsteigen und in die Landschaft explodieren?
Um zu verstehen, wie Vulkane ausbrechen, muss man zunächst die Struktur der Erde betrachten. Ganz oben befindet sich die Lithosphäre, die äußerste Schicht der Erde, die aus dem oberen Mantel und der Kruste besteht. Die Kruste macht ein winziges Volumen der Erde aus, das von 10 km Dicke auf dem Meeresboden bis zu maximal 100 km in Bergregionen reicht. Es ist kalt und starr und besteht hauptsächlich aus Silikatgestein.
Die Erdschichten, die den inneren und äußeren Kern, den Mantel und die Kruste zeigen. Bildnachweis: Discovermagazine.com
Unterhalb der Erdkruste ist der Erdmantel aufgrund ihrer Seismologie in Abschnitte unterschiedlicher Dicke unterteilt. Diese bestehen aus dem oberen Mantel, der sich von einer Tiefe von 7 – 35 km (4,3 bis 21,7 mi) bis 410 km (250 mi) erstreckt; die Übergangszone, die von 410–660 km (250–410 mi) reicht; der untere Mantel, der von 660–2.891 km (410–1.796 mi) reicht; und die Kern-Mantel-Grenze, die im Durchschnitt ~200 km (120 mi) dick ist.
In der Mantelregion ändern sich die Bedingungen drastisch von der Kruste. Drücke steigen stark an und Temperaturen können bis zu 1000 °C erreichen, wodurch das Gestein so zähflüssig wird, dass es sich wie eine Flüssigkeit verhält. Kurz gesagt, es erlebt elastisch auf Zeitskalen von Tausenden von Jahren oder mehr. Dieses zähflüssige, geschmolzene Gestein sammelt sich in riesigen Kammern unter der Erdkruste.
Da dieses Magma weniger dicht ist als das umgebende Gestein, „schwimmt“ es an die Oberfläche und sucht nach Rissen und Schwachstellen im Mantel. Als es schließlich die Oberfläche erreicht, explodiert es vom Gipfel eines Vulkans. Unter der Oberfläche wird das geschmolzene Gestein Magma genannt. Wenn es die Oberfläche erreicht, bricht es in Form von Lava, Asche und Vulkangestein aus.
Die tektonischen Platten der Erde. Bildnachweis: msnucleus.org
Bei jedem Ausbruch sammeln sich Gesteine, Lava und Asche um den Vulkanschlot herum. Die Art der Eruption hängt von der Viskosität des Magmas ab. Wenn die Lava leicht fließt, kann sie weit reisen und breite Schildvulkane bilden. Wenn die Lava sehr dick ist, entsteht eine bekanntere Kegelvulkanform (auch bekannt als Schlackenkegelvulkan). Wenn die Lava extrem dick ist, kann sie sich im Vulkan ansammeln und explodieren (Lavadome).
Ein weiterer Mechanismus, der den Vulkanismus antreibt, ist die Bewegung der Kruste. Um es abzubauen, wird die Lithosphäre in mehrere Platten unterteilt, die auf dem Mantel ständig in Bewegung sind. Manchmal kollidieren die Platten, ziehen sich auseinander oder gleiten nebeneinander; was zu konvergenten Grenzen, divergenten Grenzen und Transformationsgrenzen führt. Diese Aktivität treibt die geologische Aktivität an, zu der Erdbeben und Vulkane gehören.
Bei ersteren entstehen oft Subduktionszonen, in denen die schwerere Platte unter die leichtere rutscht – ein tiefer Graben entsteht. Diese Subduktion verwandelt den dichten Mantel in schwimmfähiges Magma, das durch die Kruste an die Erdoberfläche aufsteigt. Im Laufe von Millionen von Jahren erzeugt dieses aufsteigende Magma eine Reihe aktiver Vulkane, die als Vulkanbogen bekannt sind.
Querschnitt eines Vulkans. Bildnachweis: 3dgeography.co.uk
Kurz gesagt, Vulkane werden durch Druck und Hitze im Mantel sowie durch tektonische Aktivitäten angetrieben, die zu Vulkanausbrüchen und geologischer Erneuerung führen. Die Prävalenz von Vulkanausbrüchen in bestimmten Regionen der Welt – wie z Pazifischer Feuerring – hat auch einen tiefgreifenden Einfluss auf das lokale Klima und die Geographie. Zum Beispiel sind solche Regionen im Allgemeinen gebirgig, haben reiche Böden und erfahren regelmäßig die Bildung neuer Landmassen.
Wir haben hier bei Universe Today viele Artikel über Vulkane geschrieben. Hier ist Welche Arten von Vulkanen gibt es? , Was sind die verschiedenen Teile eines Vulkans? , 10 interessante Fakten über Vulkane? , Was ist der Pazifische Feuerring? , Olympus Mons: Der größte Vulkan im Sonnensystem .
Möchten Sie mehr Ressourcen auf der Erde? Hier ist ein Link zu Seite der bemannten Raumfahrt der NASA , und hier ist Sichtbare Erde der NASA .
Wir haben auch eine Episode von Astronomy Cast about Earth als Teil unserer Tour durch das Sonnensystem aufgenommen – Folge 51: Erde .
