Der Aufbau eines Vulkans: Eine Reise ins Innere unserer Erde
Ein Vulkan ist eine Öffnung in der Erdkruste, durch die geschmolzenes Gestein nach oben gelangt. Alles, was man von außen sieht, ist das Bauwerk, das sich aus dem Auswurf früherer Ausbrüche aufgetürmt hat. Die eigentliche Anlage liegt darunter: eine Magmakammer in einigen Kilometern Tiefe, ein Schlot, der nach oben führt, und Spalten, die seitlich abzweigen.
Die Teile eines Vulkans
Von unten nach oben besteht ein Vulkan aus vier Bauteilen, die auf jeder Schnittzeichnung wiederkehren:
- Magmakammer: ein Speicher aus teilweise geschmolzenem Gestein, meist in zwei bis zehn Kilometern Tiefe. Sie ist kein Hohlraum voller Lava, sondern eher ein Schwamm aus heißem Kristallbrei, in dem Schmelze steckt.
- Schlot: der Kanal, durch den das Magma aufsteigt. Er ist selten senkrecht und selten allein.
- Krater: die Öffnung am Gipfel. Bricht sie großflächig ein, entsteht daraus eine Caldera, ein Kessel von mehreren Kilometern Durchmesser.
- Flankenschlote: seitliche Ausgänge, wenn das Magma nicht bis zum Gipfel steigt. Am Ätna gibt es über 300 davon, und gerade sie sind für die Orte am Berg gefährlich, weil sie tiefer und damit näher an bewohntem Gebiet ausbrechen.
Warum Vulkane so unterschiedlich aussehen
Der entscheidende Unterschied ist nicht die Größe, sondern die Zähigkeit der Schmelze. Sie hängt am Anteil der Kieselsäure. Basaltische Schmelze enthält rund 50 Prozent SiO₂, ist dünnflüssig wie zäher Honig und lässt Gase leicht entweichen. Rhyolithische Schmelze kommt auf über 70 Prozent, ist zäh wie kalter Teer und hält die Gase fest, bis der Druck das Gestein zerreißt.
Daraus folgt alles Weitere: Dünnflüssige Lava fließt weit und baut flache, breite Berge. Zähe Schmelze bleibt liegen, staut sich und führt zu explosiven Ausbrüchen mit Aschewolken. Ein Vulkan sieht also so aus, wie sein Magma es zulässt.
Die Bauformen und wie häufig sie sind
Das Verzeichnis auf dieser Seite führt 1.214 Vulkane, die im Holozän aktiv waren. So verteilen sie sich auf die Bauformen:
| Bauform | Anzahl | Kennzeichen |
|---|---|---|
| Schichtvulkan | 678 | steiler Kegel aus abwechselnd Lava und Asche |
| Vulkanfeld | 251 | viele kleine Kegel und Krater statt eines Bergs |
| Schildvulkan | 113 | sehr breit, sehr flach, aus dünnflüssiger Lava |
| Vulkankomplex | 86 | mehrere Zentren, die zusammengewachsen sind |
| Caldera | 85 | Einbruchskessel ohne Gipfel |
Der Schichtvulkan ist der Regelfall und zugleich das Bild, das die meisten im Kopf haben: ein steiler Kegel, im Schnitt geschichtet wie eine Zwiebel. Vesuv, Merapi und Fuji gehören dazu. Sie stehen fast immer über einer Subduktionszone, wo die Schmelze durch aufgenommenes Krustenmaterial kieselsäurereicher und damit zäher wird.
Der Schildvulkan ist das Gegenstück. Seine Flanken steigen oft nur um fünf Grad an, dafür ist er gewaltig: Mauna Loa auf Hawaii misst vom Meeresboden aus über neun Kilometer und ist damit das größte Einzelgebirge der Erde. Wer davorsteht, sieht trotzdem keinen Berg, sondern einen sanft ansteigenden Hang bis zum Horizont.
Eine Caldera entsteht, wenn eine Magmakammer sich bei einem großen Ausbruch so weit entleert, dass das Dach darüber einbricht. Übrig bleibt kein Gipfel, sondern ein Kessel. Santorin ist der bekannteste Fall in Europa, Yellowstone der größte, über den regelmäßig berichtet wird.
Kegelvulkane: die kleinsten und häufigsten
Der Begriff Kegelvulkan meint in der Fachsprache meist den Schlackenkegel. Er entsteht in einem einzigen, oft nur wochenlangen Ausbruch: Glutfetzen fallen um die Öffnung herum zu Boden und türmen sich zu einem Kegel mit einem Hang von rund 30 Grad, selten höher als 300 Meter. Danach ist der Kegel meist für immer erloschen.
Weil sie so klein sind, treten Schlackenkegel selten einzeln auf. Sie bilden Vulkanfelder mit Dutzenden oder Hunderten Kegeln, so wie das Westeifel-Vulkanfeld mit rund 240 Kegeln und Maaren. Als eigenständiger Haupttyp geführt werden sie im Verzeichnis 39-mal, als Teil eines Vulkanfelds sind es weit mehr.
Wo Vulkane stehen
Rund neun von zehn Vulkanen liegen an Plattengrenzen. Zwei Vorgänge erzeugen die Schmelze:
- Subduktion: Eine ozeanische Platte taucht unter eine andere ab und nimmt Wasser mit in die Tiefe. Das Wasser senkt den Schmelzpunkt des darüberliegenden Mantelgesteins. Anders als oft geschrieben schmilzt nicht die abtauchende Platte selbst, sondern der Mantelkeil über ihr. So entstand der Pazifische Feuerring.
- Riftzonen: Wo Platten auseinanderdriften, steigt Mantelgestein auf und schmilzt durch die Druckentlastung. Das passiert vor allem am Mittelozeanischen Rücken, an Land etwa im Ostafrikanischen Graben und auf Island.
Der Rest sitzt über sogenannten Hotspots, ortsfesten Schmelzherden im Mantel, über die eine Platte hinwegwandert. Hawaii ist das Lehrbuchbeispiel: Die Inselkette wird nach Nordwesten hin immer älter und erloschener.
Vulkane und das Klima
Ein großer Ausbruch kühlt die Erde ab, und zwar messbar. Entscheidend ist nicht die Asche, sondern das Schwefeldioxid: Gelangt es bis in die Stratosphäre, bildet es feine Schwefelsäure-Tröpfchen, die das Sonnenlicht zurückstreuen. Nach dem Ausbruch des Pinatubo 1991 sank die globale Mitteltemperatur dadurch für rund zwei Jahre um etwa 0,5 Grad.
Beim Kohlendioxid hält sich dagegen ein Irrtum. Alle Vulkane der Erde zusammen setzen im Jahr rund 0,3 bis 0,4 Milliarden Tonnen CO₂ frei. Die Verbrennung fossiler Energieträger liegt bei über 37 Milliarden Tonnen, also beim Hundertfachen. Vulkane sind für die aktuelle Erwärmung keine nennenswerte Größe. In erdgeschichtlichen Zeiträumen sieht das anders aus: Anhaltender Vulkanismus über Hunderttausende Jahre hat das Klima mehrfach umgestellt.
Quellen
- USGS: Principal Types of Volcanoes - Bauformen und ihre Entstehung
- USGS Volcano Hazards Program: About Volcanoes - Aufbau, Magma und Ausbruchsarten
- Smithsonian Global Volcanism Program - Datengrundlage des Verzeichnisses auf dieser Seite
- USGS: Volcanoes Can Affect Climate - Abkühlung durch Schwefeldioxid, Größenordnung des vulkanischen CO₂