DIE THEORIE DER PLATTENTEKTONIK
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"Enderli Patrick" <[email protected]> DIE THEORIE DER PLATTENTEKTONIK EINFÜHRUNG Die Theorie der Plattentektonik brachte der Wissenschaft eine Revolution, die vielleicht so bedeutend war wie Einsteins Relativitätstheorie, weil sie die Wissenschaftler in die Lage versetzte, unter anderem die Gründe für die Standorte und die Verteilung von Vulkanen und Erdbeben auf der Erdoberfläche zu verstehen. Vorher gab es eine Unzahl seltsamer und wundervoller Theorien, darunter auch den Glauben, daß aus der Tatsache, daß sich viele Vulkane in Meeresnähe befinden, zu schließen ist, daß vulkanische Aktivität mit der Wechselwirkung zwischen Wasser und Feuer zusammenhängt! Was ist Plattentektonik? Die Plattentektonik, die erst vor zwanzig Jahren zum ersten Mal beschrieben wurde, ist die Erforschung der Erdkruste und der Bewegungen ihrer Lithosphäre (Platten). Die innere Struktur der Erde läßt sich in drei klar definierte und getrennte konzentrische Abschnitte einteilen: die Lithosphäre, den Mantel und den Kern Die Lithosphäre ist die äußerte Hülle der Erde, bestehend aus den ersten 70 bis 100 km einschließlich der Kruste. Der Mantel, der 83 % des Erdvolumens einnimmt, ist etwa 2.800 km dick. Den oberen Teil des Mantels nennt man Asthenosphäre. Hierbei handelt es sich um eine "plastische" Schicht von etwa 600 km Dicke, die eine konstante Temperatur von ca. 1.300 - 1.400 °C und einen Druck von etwa 40 kbar hat. Der Kern mit einem Radius von etwa 3.500 km ist das massive eiserne "Herz" der Erde, umgeben von flüssigem Eisen und Nickel. Bei Messungen über kurze Zeiträume erweist sich der Mantel als massiv.Über einen langen Zeitraum (d.h. in Millionen Jahren) gemessen ist er jedoch "plastisch" und erfährt Konvektionen. Infolge der Mantelbewegungen wird die Lithosphäre auf seiner Oberfläche nach und nach neu gestaltet. Sie wird in einzelne Teile (Platten) aufgebrochen und bewegt sich zwischen 1 cm und 20 cm pro Jahr. (Die Erdkruste besteht aus etwa 12 großen und einigen kleineren Platten.) Es gibt drei Arten von Plattenrändern: konstruktive, destruktive und konservierende Ränder. Konstruktive Plattenränder findet man dort, wo sich die Platten voneinander weg bewegen - an mittelozeanischen Rücken oder an Kontinentalspalten. Diese Bereiche werden dort, wo sich die ozeanische Kruste bildet, auch divergente Plattengrenzen genannt. Destruktive Plattenränder treten dort auf, wo sich die Platten aufeinander zu bewegen und eine Platte unter die andere gedrückt wird. Diese Bereiche nennt man auch konvergente Plattengrenzen. "Enderli Patrick" <[email protected]> Konservierende Plattenränder findet man dort, wo die Platten aneinander vorbei gleiten, ohne daß Kruste gebildet oder zerstört wird. Diese Bereiche nennt man auch transformierende Plattengrenzen. KONSTRUKTIVE PLATTENRÄNDER An konstruktiven Plattenrändern (wie im Atlantischen Ozean), wo sich die Platten voneinander weg bewegen, bildet sich eine neue Kruste, indem heißes Mantelmaterial aufsteigt, die Spalte zwischen den zwei Platten füllt und beim Abkühlen aushärtet. Es bilden sich große Rücken, die sich bis zu 3.000 m über den Meeresboden erheben. Dieser Prozeß wird als Spreizung des Meeresbodens bezeichnet. Landmassen, die auf diesen Platten liegen, wurden nach und nach auseinandergedrückt. Der atlantische Ozean erweiterte sich, und der südamerikanische und der afrikanische Kontinent, die vor 100 Millionen Jahren eine einzige Landmasse bildeten, trennten sich voneinander und werden pro Jahr 10 bis 50 mm weiter auseinandergedrückt. Im östlichen Pazifik findet dieser Vorgang sogar noch schneller statt. Hier sind es bis zu 80 mm pro Jahr. Dieses Phänomen bezeichnet man als Kontinentalverschiebung. Die Rücken, die an konstruktiven Plattenrändern entstehen, sind an einigen Stellen bis zu 4.000 km breit und bilden eine über 60.000 km lange Kette rund um den Erdball. Sie bildet das wichtigste Vulkansystem der Erde. Praktisch der gesamte Meeresboden (zwei Drittel der Erdoberfläche) besteht aus vulkanischem Basaltgestein, das aus Vulkanausbrüchen auf den Ozeanrücken in den letzten 200 Millionen Jahren stammt. Nur zwei dieser Rücken befinden sich auf dem trockenen Land: Island und die AfarSenke in Ostafrika. Ein Beispiel: 1963 entstand durch einen unterseeischen Vulkanausbruch die Insel Surtsey vor der isländischen Küste, einem stark vulkanischen Gebiet. Der Druck aus dem Inneren des Mantels drückte einen Teil des mittelatlantischen Rückens an die Oberfläche und ließ die neue Insel entstehen, die inzwischen 2,6 km2 groß ist und noch immer vom Kegel ihres Vulkans beherrscht wird. DESTRUKTIVE PLATTENRÄNDER An destruktiven Plattenrändern gleitet eine Platte unter die andere, und es entsteht eine sogenannte Subduktionszone. Subduktionsvulkane sind explosiver und gefährlicher als die Kette sanfterer Vulkane auf dem mittelozeanischen Rücken. Dies ist auf die Gegenwart von Wasser und die Bildung von Gasen zurückzuführen, die sich in dem mit der Subduktion verbundenen dickflüssigen, zähen Magma lösen. Tritt Subduktion in einem ozeanischen Gebiet auf, bilden sich, wie an den Rändern des Pazifischen Ozeans, Inselbögen und -gräben. Bei einer Kontinentalplatte taucht am Rande der oben liegenden Platte eine Bergkette auf, wie im Falle der Anden, wo die Nazca-Platte unter die südamerikanische Platte abtaucht. An diesen Stellen treten häufige Vulkan- und Erdbebenaktivitäten auf. An anderen Stellen, an denen zwei Kontinentalplatten kollidieren, falten sich weiche Gesteinssedimente nach oben auf und bilden Faltengebirge wie die Rocky Mountains, die Anden und die Alpen. Das jüngste Ereignis dieser Art liegt 65 Millionen Jahre zurück, im Tertiär, als das Himalayagebirge entstand. Die indische Platte bewegte sich nach Norden und kollidierte mit der eurasischen Platte. Die beiden Platten waren zuvor durch den Tethys-Ozean getrennt. "Enderli Patrick" <[email protected]> Beim Eintauchen der abwärtsdriftenden Platte in den Mantel entstehen entlang des oberen Randes der Platte Erdbeben. Man nennt dies die Benioff-Zone. Die einsinkende Platte schmilzt, wenn sie auf das flüssige Magma trifft, und vermischt sich mit diesem, wobei eine neue Art Magma mit einer niedrigeren Dichte entsteht. Dieses neue Magma kann dann durch Risse in der darüberliegenden Kruste aufsteigen und vulkanische Aktivität verursachen. Diese Vulkane wiederum können Inselbögen entstehen lassen, wie es z.B. im Tongagraben im Südpazifik der Fall ist. Einige der tiefsten Gräben in den Meeresböden (und der tiefsten Erdbeben) entstehen in Subduktionszonen. Beispiel: Die japanischen Inseln sind ein Gebiet mit extremen tektonischen Störungen und sind von mehr Erdbeben betroffen als jedes andere Land - über 7.500 im Jahr. Die Menschen in Japan spüren alle paar Wochen Erdstöße, und Städte wie Tokio haben ständig Katastrophenteams in Bereitschaft. Die meisten Leute nehmen an regelmäßig stattfindenden Erdbebenübungen teil. In diesem Teil der Welt treten vier größere Platten auf, wodurch zwei Subduktionszonen entstehen, die dafür sorgen, daß die ozeanische Kruste unter Japan selbst abtaucht. Japan hat auch viele Vulkane und heiße Quellen (eine große Touristenattraktion). Es ist Teil des pazifischen "Feuergürtels" - ein Kreis aus Vulkanen, der sich um den Pazifischen Ozean zieht. Zur Zeit gibt es in Japan achtzig aktive Vulkane, darunter der berühmte Fujiyama. Das jüngste Erdbeben trat am 17. Januar 1995 um 17.46 auf der Insel Awaji, außerhalb der Stadt Kobe im Süden Japans auf. Mit einer Stärke von 7,2 auf der Richterskala richtete es Schäden in Höhe von schätzungsweise über 100 Millionen US $ an. 5.000 Menschen kamen ums Leben, weitere 35.000 wurden verletzt. 171.000 Häuser stürzten ein, und 7.500 Häuser wurden durch Brände zerstört. 130 km des Streckennetzes für Hochgeschwindigkeitszüge wurden geschlossen, ebenso der gesamte Hanshin Highway, als 1 km eines auf Stelzen gelegten Streckenabschnittes einstürzte. Japan ist außerdem von Flutwellen (oder Tsunamis ) bedroht, die durch seismische Störungen auf dem Meeresboden hervorgerufen werden. Im Juli 1993 verwüstete ein 30 m hoher Tsunami, der unmittelbar auf ein unterseeisches Erdbeben in der Nähe folgte, die Westküste von Hokkaido. Als er auf die Insel Okushiri auftraf, hatte er eine Geschwindigkeit von 500 km/h und forderte 158 Todesopfer. KONSERVIERENDE PLATTENRÄNDER In einigen Kollisionsgebieten, wie an der Westküste Nordamerikas, tritt keine Subduktion oder Krustenablagerung auf. Die Platten schleifen an konservierenden (oder transformierenden) Rändern aneinander vorbei und verursachen netzförmige Risse in der Kruste, verbunden mit mächtigen Erdbeben. Beispiel: Der San-Andreas-Graben in Kalifornien ist ein typisches Beispiel für diese Art der Plattenbewegung und war bereits Schauplatz zahlreicher Erdbeben, darunter auch die Erdbebenkatastrophe von San Francisco im Jahre 1906. Der Graben zieht sich über 1.100 km durchs Land. Wissenschaftler registrieren jährlich 20.000 Erdstöße, wenn auch die meisten davon leicht sind und nur von empfindlichen Instrumenten aufgezeichnet werden. Los Angeles liegt auf der pazifischen Platte, während San Francisco auf der nordamerikanischen Platte sitzt. Es ist durchaus möglich, daß die beiden Städte sich in einigen Millionen Jahren treffen! "Enderli Patrick" <[email protected]> HOT SPOTS Obwohl Hot-Spot-Vulkane wahllos mitten auf den Platten auftreten, sind sie dennoch von den Plattenbewegungen betroffen. Hot Spots bleiben an ihrem Ort, und die darüberliegenden Platten bewegen sich über sie hinweg, so daß sich im Laufe von Millionen von Jahren Vulkanketten bilden. Ein Vulkan entsteht, dann bewegt sich die Platte weiter und nimmt den Vulkan mit sich. Beim nächsten Ausbruch bildet sich ein neuer Vulkan und so weiter. Da die einzelnen Vulkane von ihrem Hot Spot entfernt werden, erlöschen sie. Beispiel: Die hawaiische Inselkette auf der Pazifikplatte ist auf diese Weise entstanden. Hawaiis Vulkane Mauna Loa und Kilauea, heute noch aktiv, werden nach und nach erlöschen, in dem Maße, wie sich Hawaii vom Hot Spot weg bewegt. HotSpot-Vulkane sind sehr spektakulär, aber weniger gefährlich als Vulkane in einer Subduktionszone. Die Magmaquelle durchbohrt in dramatischer Weise die Platte (sie fungiert dabei als eine Art Lötlampe) und produziert eine Lavafontäne, die sich mit einer Geschwindigkeit von 100 km pro Stunde über den Vulkankegel ergießt. Aufgabe A VORHERSAGE VON ERDBEBEN UND VULKANAUSBRÜCHEN Der unerwartete Ausbruch des Vesuvs im Jahre 79 n. Chr. forderte ca. 2.000 Todesopfer. Hätte derselbe Ausbruch in heutiger Zeit stattgefunden, läge aufgrund der starken Besiedlung in den Gebieten rings um die Vulkane die Zahl der Todesopfer um die 200.000. Dieses Land ist extrem fruchtbar und deshalb dicht besiedelt. Aus diesem Grunde ist es wichtig, daß wir in der Lage sind, seismische Aktivitäten genau aufzuzeichnen und vorherzusagen, um Menschenleben zu schützen. 1975 rettete eine erfolgreiche Vorhersage in Haicheng in China bis zu 90.000 Menschenleben, da die Stadt vor einem Erdbeben evakuiert wurde. Das Erdbeben zerstörte 90 % der Stadt. (Übrigens scheinen Tiere seismische Aktivitäten besser vorhersehen zu können, es gibt allerdings keine gesicherten Daten, die dies belegen. Im Winter vor dem Erdbeben in Haicheng, das sich im Februar ereignete, zeigten Hühner, Frösche, Schlangen und Hunde ein außergewöhnlich unruhiges Verhalten.) In den letzten Jahren sind die Vorhersagen immer verläßlicher geworden, und die Wissenschaftler benutzen jetzt Weltraumtechnologie für ihre Arbeit. Satelliten schicken Laserstrahlen auf die Erdoberfläche, und Radioteleskope der NASA benutzen abgestimmte Radiosignale, um kleinste Veränderungen in den Gesteinsbewegungen festzustellen. Der Tiltmeter ist ein einfaches, aber sehr effektives Instrument zur Messung von Veränderungen in der Neigung des Bodens. Er besteht aus einem Wasserrohr mit einem Wasserbehälter an jedem Ende, in dem eine empfindliche Apparatur jede Veränderung am Wasserspiegel anzeigt. Seismographen zeichnen unterirdische Erschütterungen auf, und Strainmesser (Verformungsmesser), über einer Grabenlinie angebracht, messen Bewegungen auf beiden Seiten des Grabens. Vulkanische Aktivitäten können dadurch vorhergesagt werden, daß man viele verschiedene Anzeichen mißt, darunter die Emission von Gasen, die vor einem Ausbruch freigesetzt werden, den Wasserstand in Brunnen, seismische Erschütterungen, strukturelle Deformierungen (Magma, das unter Druck steht, verursacht ein Aufwölben der Erdkruste, bevor es austritt) und Veränderungen am "Enderli Patrick" <[email protected]> Magnetfeld der Erde. Die Aufzeichnung und Beobachtung dieser Parameter erweitert unsere Kenntnisse davon, welche Veränderungen im einzelnen von Bedeutung sind, und helfen uns so bei der Vorhersage zukünftiger Ausbrüche. VULKANE Was sind Vulkane? Tief im Erdmantel steigt Lava unter Druck nach oben und sammelt sich in Magmakammern in oder unter der Kruste. Risse im Gestein der Erdkruste (bereits vorhandene Risse oder neue Risse, die durch den Druck des Magmas entstehen), bieten ein Ventil für diesen enormen Druck, und es findet ein Ausbruch statt. Dampf, Rauch, Gase, Asche, Gesteinsbrocken und Lava werden in die Atmosphäre geschleudert. Klicken Sie hier, um sich die schaubild anzusehen. ARTEN VON VULKANAUSBRÜCHEN Hawaiianische - Große Mengen dünnflüssiger Lava lassen große, aber niedrige Vulkane entstehen. Peleanische - Zähe, dickflüssige Lavabrocken, dicht gefolgt von einer Asche- und Gaswolke. Strombolianische - Kleine, zähe Lavabomben und -brocken. Auch Asche, Gase, und Schlacken. Vulkanische - Sehr dickflüssige Lava und große Lavabomben. Extrem heftig. Plinianische - Asche, Gase und Schlacken werden hoch in die Atmosphäre geschleudert. Aufgabe B LAVATYPEN Lava ist der Oberbegriff für eruptiertes Magma, es gibt jedoch viele verschiedene Typen von Lava, die ihren Namen aufgrund ihres Aussehens nach dem Abkühlen und Aushärten erhalten haben. Hier drei der interessantesten Typen: Kissenlava (pillow lava) ist die auf der Erde am weitesten verbreitete Lavaform. Man findet sie unter Wasser (oder an Land an Stellen, die einst unter Wasser waren). Magma quillt durch Risse im Meeresboden und verhärtet sich beim Abkühlen kissenförmig. Pahoehoe-Lava fließt schnell und bildet beim Abkühlen eine Haut an der Oberfläche, während die Lava darunter noch fließt. Beim Auskühlen bilden sich die charakteristischen seilförmigen Windungen und Drehungen. "Enderli Patrick" <[email protected]> Aa-Lava bewegt sich langsam und verhärtet zu scharfkantigen Felsbrocken mit einer rauhen Oberfläche, die bis zu 100 Meter dick sein können. ARTEN VON VULKANGESTEIN Gestein, das sich aus ausgehärteter Lava gebildet hat, nennt man Eruptivgestein oder Vulkanit. Dunkle, dünnflüssige Lava kühlt ab und verhärtet zu einem Eruptivgestein, das man Basalt nennt. Lava mit einem hohen Silikatgehalt ist heller. Granit ist ein Gestein mit grober Struktur, das sich bildet, wenn das Magma innerhalb der Kruste abkühlt. Ist in der Lava Gas eingeschlossen, verhärtet sie sich zu Bimsstein, einem Gestein, das so leicht ist, daß es im Wasser schwimmt. KRATER UND CALDEREN Krater sind trichterförmige Vertiefungen, die sich an der Öffnung (oder dem Schlot) eines Vulkans bilden. Sie haben in der Regel einen Durchmesser von ca. 1 km. Krater können sich auch an der Flanke eines Vulkankegels bilden. Calderen sind sehr große Krater, die durch eine Explosion oder eine massive Eruption entstehen. Bei einem solchen Ereignis leert sich manchmal die Magmakammer plötzlich und hinterläßt einen Hohlraum, der das Gewicht des Kegels nicht tragen kann, und der Krater bricht in sich zusammen. Die größte Caldera der Welt mit einem Ausmaß von 23 km x 16 km findet man am Vulkan Aso in Japan. LAVASTRÖME Lava variiert in ihrer Konsistenz je nach Art der Eruption, die sie hervorbringt. Bei hawaiianischen Ausbrüchen zum Beispiel ist die Lava dünnflüssig und kühlt zu Basaltgestein ab. In Subduktionszonen ist die Lava ein dickeres Gemisch aus Lava und geschmolzener Lithosphäre mit einem hohen Silikatgehalt. Wenn diese Mischung abkühlt und aushärtet, bildet sich ein Gestein, das man Rhyolit nennt, und ein vulkanisches Glas, der Obsidian. GASE, ASCHE UND PYROKLASTISCHE STRÖME In Lava sind Gase enthalten, darunter auch manchmal Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff, die schädlich für den Menschen sind und in der Umgebung eines Vulkanausbruchs zu Atembeschwerden führen können. Schwefeldioxid kann sauren Regen verursachen, wenn es sich mit Wasserdampf vermischt. Diese Gase dehnen sich in der Lava aus und versuchen zu entweichen. In dünnflüssiger Lava können Gase leicht entweichen und verursachen nur leichte Eruptionen. In dickflüssiger Lava jedoch reichern sich die Gase an und explodieren mit großer Heftigkeit. Bei diesen explosiven Ausbrüchen wird Vulkanschutt, darunter Gesteinsbrocken und gehärteter Lavaschaum (Bims) hoch in die Luft geschleudert. Bei dem Ausbruch bildet sich außerdem Asche, die ebenfalls in die Atmosphäre geschleudert wird und oftmals auf dem gesamten Erdball klimatische Veränderungen verursacht, da sie vom Wind überall hin getragen wird. Es besteht auch eine ernsthafte Gefahr für Flugzeuge, die sich in der Nähe befinden, da ihre Motoren durch die Asche verstopfen und versagen können. Pyroklastische Ströme (Glutlawinen) sind Aschewolken, vermischt mit Gesteinsbrocken und Gasen, die die Erde erreicht haben und mit Geschwindigkeiten von bis zu 250 km "Enderli Patrick" <[email protected]> pro Stunde (viel zu schnell, um vor ihnen wegzulaufen oder wegzufahren) und mit einer Temperatur von 100°C den Vulkankegel hinabstürzen. Pyroklastische Ströme fordern mehr Todesopfer als Lava. SCHLAMMSTRÖME, LAWINEN UND ÜBERSCHWEMMUNGEN Schlammströme (oder Lahars) entstehen dadurch, daß sich Vulkanasche mit Wasser vermischt. Sie können genauso tödlich sein wie Lavaströme, wenn auch auf andere Weise. Während eines Ausbruchs oder danach kann sich die Asche mit Wasser aus einer geschmolzenen Eiskappe oder einem geschmolzenen Gletscher, einem Gewitter oder einem Fluß vermischen und einen Schuttstrom - Gestein, Baumstämme und Häuserschutt werden auf dem Weg mitgerissen - bilden, der sich schließlich zur Konsistenz von Beton verhärtet. Beim Ausbruch des Nevado del Ruiz in Kolumbien im November 1995 wurden Eis und Schnee geschmolzen, wodurch ein Schlammstrom entstand, der den 50 km entfernt gelegenen Ort Armero vollständig unter einer 40 Meter dicken Schlammdecke begrub. Japan ist auf der Welt führend in der Kontrolle der Schlammlawinen. Rund um den stark aktiven Vulkan Sakurajima wurden Dämme aus Stahlbeton gebaut. Es kommt zwar vor, daß Schlammströme den Damm überwinden, aber es wird Zeit gewonnen, um die Bewohner aus der Umgebung zu evakuieren. In ähnlicher Weise kann Asche, die sich in der Nähe des Kraters sammelt, leicht zur Lawine werden, wenn sie durch eine Schockwelle, einen weiteren Ausbruch, Regen oder Schneeschmelze aufgestört wird. Wenn genügend Schnee und Eis geschmolzen sind, können Überschwemmungen die durch den Ausbruch verursachten Schäden und die Verluste an Menschenleben noch verschlimmern. Island hat 1996 aufgrund des Abschmelzens einer Eiskappe massive Überschwemmungen erlitten. AUSWIRKUNGEN AUF DAS WETTER Vulkanausbrüche wirken sich nicht nur auf die umgebende Landschaft aus, wo statische Elektrizität, die durch kollidierende Partikel vulkanischen Materials entsteht, Blitz und Donner auslösen kann. Gas- und Aschewolken können so hoch in die Atmosphäre geschleudert werden, daß sie um den ganzen Erdball getragen werden und dadurch, daß sie die Sonnenstrahlen zurück ins Weltall reflektieren, überall die Klimaverhältnisse verändern. Dieser Vorgang kann zu erstaunlich farbenfrohen Sonnenuntergängen führen, gleichzeitig aber auch zu einem weitverbreiteten Absinken der durchschnittlichen Temperatur auf der Erde. Nach dem gewaltigen Ausbruch des Tambora im Jahre 1815 führten Sommerfrost und Schnee im Nordosten der Vereinigten Staaten, Skandinavien und Teilen Europas zu Ernteausfällen. Möglicherweise gibt es auch Auswirkungen auf die Ozonschicht. Es gibt eine Theorie, nach der vulkanische Aktivität für das Aussterben der Dinosaurier verantwortlich ist, da sie die Klimaverhältnisse auf der Welt dramatisch verändert hat. WARUM LEBEN WIR DANN IN DER NÄHE VON VULKANEN? Trotz all dieser Katastrophen und Zerstörung finden wir noch immer Siedlungen in nächster Nähe zu Vulkanen - warum? Viele der Gründe hängen mit dem für die menschliche Natur typischen Optimismus zusammen - bis zu einem gewissen Grad bleibt eine fest etablierte Gemeinschaft lieber am Ort als "auf dem Sprung" zu sein und wegzuziehen, weil eben dieser bestimmte Ort ihre Heimat ist und nicht einfach nur ein Ort, an dem sie lebt. Außerdem kann seismische Aktivität unregelmäßig sein (und bis "Enderli Patrick" <[email protected]> vor kurzem unvorhersehbar) - ein Vulkan kann über Generationen untätig sein und die Menschen in den nahegelegenen Siedlungen glauben machen, daß er tatsächlich erloschen ist. Die Bürger von Pompeji und Herculaneum waren sich der potentiellen Gefahr in keiner Weise bewußt, als im Jahre 79 n. Chr. der Vesuv unerwartet ausbrach. Ihre Siedlungen wurden vollständig zerstört, und eine Neuansiedlung war nicht möglich. Doch wenn sie es gekonnt hätten, wären sie womöglich zurückgekehrt, um ihre einst wohlhabenden Städte wieder aufzubauen. Welches sind die Vorteile? Warum in erster Linie wurden Siedlungen in der Nähe von Vulkanen gegründet? Einige Gruppen haben sich, wie oben beschrieben, möglicherweise dort angesiedelt, weil sie sich der Gefahr nicht bewußt waren. Das Leben in Gebieten mit vulkanischer Aktivität bietet jedoch auch viele Vorteile. Der größte Vorteil ist die Fruchtbarkeit des Bodens. Die Böden, die sich aus vulkanischem Material gebildet haben, sind sehr reich und deshalb attraktiv für die Landwirtschaft, sowohl für den Ackerbau als auch als Weideland. In Indonesien leben auf den Inseln mit aktiven Vulkanen mehr Menschen als auf denjenigen ohne Vulkanaktivität, weil die Fruchtbarkeit des Bodens dort viel höher ist. Einige Dörfer in Indonesien - Pinggan in Bali, zum Beispiel - sind in den Calderen erloschener Vulkane entstanden. An den Hängen des Ätna in Italien wird Wein angebaut und gedeihen Orangenplantagen und Zitronenhaine. Und es gibt noch weitere Vorteile. Die Energie aus dem heißen unterirdischen Gestein wird oft von Kraftwerken genutzt. Dieses Energieform nennt man geothermische Energie, und sie bietet einen doppelten Vorteil, da sie ökologisch besser ist als andere, traditionelle Methoden der Stromerzeugung. Besonders Island nutzt dieses System in großem Umfang. Das Vulkangestein selbst findet unterschiedliche Verwendung - Bimsstein wird als Schleifmittel benutzt; Basalt und Granit dienen als Baumaterialien; Edelsteine, die sich unter extremer Hitze und Druck im Mantel bilden (Opal, Beryll, Zirkon, Turmalin, Aquamarin, Topas, Mondstein, Saphire und Diamanten) und Edelmetalle (Kupfer, Silber und Gold) sind in den Schichten von Vulkangestein zu finden. Einige der größten Diamanten der Welt wurden in einem Vulkangestein namens Kimberlit in der Nähe der Stadt Kimberley in Südafrika gefunden. Auch mineralischer Schwefel wird für die Herstellung von Düngemitteln und als Gummiadditiv abgebaut. Vulkanische Aktivität und Tourismus Vulkane waren für den Menschen schon immer faszinierend, und der Tourismus in diesen Gegenden ist kein neues Phänomen. Der Kilauea in Hawaii war im vergangenen Jahrhundert eine populäre Attraktion. Besucher aus Amerika und Europa zündeten ihre Zigaretten an der heißen Lava an, brieten Spiegeleier in der Pfanne auf heißer Lava und drückten glückbringende Münzen in das weiche Gestein. Verwandte erhielten Postkarten, die am Rande eines heißen Lavastroms geschrieben wurden. Zur Jahrhundertwende war der Lavasee des Kilauea eine bezwingende Attraktion für Touristen, die Abenteuer und neue Erfahrungen suchten. Heute ist der Yellowstone Nationalpark in Wyoming, USA - einer der bekanntesten kontinentalen Hot Spots - ein sehr beliebtes Ausflugsziel. Seine heißen Quellen und Geysire ziehen Touristen aus der ganzen Welt an. Old Faithful ist wohl der berühmteste Geysir, er hat in den letzten 80 Jahren (zuverlässig) jede Stunde Dampf und heißes Wasser bis zu 46 Meter hoch in die Luft geblasen. Japans heiße Quellen erfreuen sich ähnlicher Popularität (die Stadt "Enderli Patrick" <[email protected]> Beppu hat über 4.000 heiße Quellen), und der Fujiyama, der zuletzt im Jahre 1707 ausgebrochen ist, hat jeden Sommer eine halbe Million Besucher. EINIGE BEDEUTENDE VULKANE Mount Mazama (Kratersee) Im Jahre 5 000 v.Chr. wurde Amerika in Finsternis getaucht, als der Mount Mazama (Oregon, USA) ausbrach. Über die Jahrhunderte verhärtete sich sein Lavapfropfen, und die Caldera füllte sich mit geschmolzenem Eis, Schnee und Regenwasser, um einen Kratersee mit einer kleinen Insel in der Mitte - Wizard Island - zu bilden. Santorin Eine der dauerhaftesten Legenden der westlichen Welt steht in Zusammenhang mit vulkanischer Aktivität - die Legende von Atlantis, einem mythischen Land, in dem Milch und Honig floß. Es war von einer hochentwickelten und kultivierten Zivilisation bewohnt, die plötzlich durch einen Vulkanausbruch zerstört und von einer Flutwelle überschwemmt worden sein soll. Wissenschaftler und Archäologen glauben heute, daß der Ort, wenn er überhaupt je existiert hat, die Insel Santorin im Ägäischen Meer vor Griechenland gewesen sein könnte (in jenen Zeiten unter dem Namen Thera bekannt). Santorin erlebte im Jahre 1628 v. Chr. eine Reihe massiver Vulkanausbrüche, die die Insel 30 Meter tief in Bimssteinbrocken begruben. Nach diesen Ausbrüchen wurden die Küsten des östlichen Mittelmeers von einer 30 Meter hohen Flutwelle überrollt. Vesuv Die Geschwisterstädte Pompeji und Herculaneum in Italien wurden am 24. August im Jahre 79 n.Chr. zerstört, als der Vesuv ausbrach. Pompeji, obwohl weiter (8 km) vom Vulkan selbst entfernt als Herculaneum (5 km ), war zuerst betroffen, als während des ersten Nachmittages und Abends heißer Bimsstein, Asche (oder Tephra) und Gesteinsbrocken auf die in panischer Angst fliehenden Bewohner niederregnete. Gegen Mitternacht jedoch ergoß sich ein pyroklastischer Strom aus Asche und Gasen, gefolgt von einem Strom aus heißem Schlamm, über die Stadt. Bis zum nächsten Morgen war Herculaneum 20 Meter tief unter Vulkanasche und Ablagerungen begraben. Ein letzter Asche- und Gasauswurf tötete die letzten Einwohner Pompejis, das ebenfalls begraben wurde - drei Meter tief. Der Ausbruch des Vesuvs forderte mindestens 2.000 Todesopfer. Obwohl der Geograph Strabo (58 v.Chr. - 51 n.Chr.) festgestellt hatte, daß der Vesuv vulkanischen Ursprungs war, nahm man zur Zeit des Ausbruchs im Jahre 79 n. Chr. an, daß der bis zum Gipfel mit dichter Vegetation bedeckte Vulkan tief schlief. 1700 Jahre lang lagen die beiden Städte begraben, bis Wissenschaftler im 18. Jahrhundert mit Ausgrabungen begannen und feststellten, daß die Straßen unter der tödlichen Asche und dem Schlamm vollständig erhalten waren. Es wurden Gußabdrücke von Hohlräumen angefertigt, die die Körper der Stadtbewohner und ihrer Tiere hinterlassen hatten, und viele Alltagsgegenstände (wie Glocken, Öfen, Kochutensilien) wurden an der Stätte geborgen und geben uns ein genaues Bild über das Leben in dieser Zeit. Tambora "Enderli Patrick" <[email protected]> Der Ausbruch des Tambora (1815) auf der Insel Sumbawa im Sundabogen des indonesischen Archipels gilt als der bis heute verheerendste Vulkanausbruch. Zehntausend Menschen starben während des Ausbruchs, aber weitere 82.000 starben in der Folge an Hunger oder Krankheit. Krakatau Obwohl der Ausbruch des Tambora im Jahre 1815 viel heftiger war, erregte der Ausbruch des Krakatau (1883) aufgrund besserer Kommunikationsmittel stärker die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit und ist bis heute berühmter. Der Krakatau liegt in der Sundastraße zwischen den Inseln Sumatra und Java, in einer instabilen Subduktionszone, wo die indo-australische Platte unter die eurasische Platte abtaucht. Im Mai 1883 begann ein Vulkan auf der Insel auszubrechen, aber diese ersten Grollen waren nur Vorboten eines viel heftigeren Ausbruchs. Am 27. August 1883 riß eine enorme Explosion (10.000 mal heftiger als die Explosion der Hiroshima-Bombe) die Insel auseinander. Die Explosion war die lauteste, die jemals registriert wurde, sie war in 3.500 km Entfernung (bis Madagaskar) noch zu hören. Staub- und Aschewolken wurden bis zu 80 km hoch in die Luft geschleudert, um über Jahre den Erdball zu umrunden und die Klimaverhältnisse auf der ganzen Welt zu beeinflussen. Nachdem der Vulkan in sich zusammengebrochen war, zerstörten 40 Meter hohe Tsunamis 163 Dörfer entlang der Küsten von Java und Sumatra und töteten 36.000 Menschen. Dieser Ausbruch hatte unter anderem die folgenden außergewöhnlichen, weltweit spürbaren Auswirkungen: ein Absinken der durchschnittlichen Temperatur auf der Erde über mehrere Jahre; in Alice Springs, im Zentrum Australiens, klang die Explosion wie Gewehrschüsse; Perth Harbour wurde durch einen Tsunami zerstört; treibender Bimsstein blockierte im Indischen Ozean noch bis zu einem Jahr später einige Schiffahrtswege; in Trinidad, auf der anderen Seite des Erdballs, erschien die Sonne blau, in Sri Lanka grün; England erlebte flammend rote und purpurfarbene Sonnenuntergänge, und Wellen erhöhten die Flut im Ärmelkanal. Als der Krakatau explodierte, stürzte er in sich zusammen und bildete eine unterseeische Caldera mit einem Durchmesser von 6,5 km. 1927 begann dann wieder Rauch aus der Caldera aufzusteigen, und innerhalb eines Jahres begann sich eine neue vulkanische Insel über den Meeresspiegel zu erheben. Die neue Insel erhielt den passenden Namen Anak, oder Kind des Krakatau, und wächst weiter, indem sich während ihrer häufigen, aber sanften Ausbrüche vulkanisches Material ablagert. Mont Pelée Der Ausbruch des Mont Pelé auf Martinique am 8. Mai 1902 war der katastrophalste Ausbruch dieses Jahrhunderts - er forderte 28.000 Todesopfer. Noch heute ist die zerstörte Stadt Saint-Pierre nur ein Schatten dessen, was sie einst war - "das Paris der Antillen", da sie aus Furcht vor weiterer vulkanischer Aktivität nicht ausgebaut wird. Mount St. Helens Der Mount St. Helens im Nordwesten der Vereinigten Staaten liegt in einer Subduktionszone, an der Stelle, an der die Juan-de-Fuca-Platte unter die nordamerikanische Platte abtaucht. Er ist einer von 15 Vulkanen der Kaskadenkette. Nachdem er seit 1857 nicht mehr aktiv gewesen war, kündigte sich sein Erwachen am 20. März 1980 mit einer Reihe Erdbeben im Nordwesten an. Dann, eine Woche später, gab es eine kleine Eruption aus Asche und Dampf. Anfang Mai begann der Kegel "Enderli Patrick" <[email protected]> anzuschwellen - ein sicheres Zeichen dafür, daß das Magma unter Druck stand und ein Ventil suchte. Die Schwellung wurde von Tag zu Tag größer, bis am 18. Mai 1980 eine gewaltige Explosion (wahrscheinlich ausgelöst durch ein kleines Erdbeben in der Nähe) die Nordseite des Berges mit einer Geschwindigkeit von 1.000 km pro Stunde und einer Temperatur von 300 °C wegsprengte und einen Erdrutsch verursachte, der 600 km2 verschlang. Minuten später schickte ein zweiter, neun Stunden andauernder Ausbruch eine gewaltige plinianische Asche- und Gasfontäne 25 km hoch in die Luft. Schlammströme und Fluten aus geschmolzenem Eis und Schnee ergossen sich in das North Toutle River Valley. Über 6 Millionen Bäume wurden zerdrückt oder entwurzelt. In weit entfernten Orten wie Montana, Idaho, Oregon und Washington fiel Vulkanasche wie Schnee vom Himmel. Der Knall der Explosion jedoch war nur in einem Umkreis von weniger als 10 km zu hören, da er von der riesigen Wolke aus Vulkanstaub und Asche gedämpft wurde. El Chichón Der Vulkan El Chichón im Süden Mexikos spuckte im Jahre 1982 Asche und Schwefelgase bis 35 km hoch in die Luft. Dieser Ausbruch stellt den Wendepunkt in der Erforschung klimatischer Veränderungen in Verbindung mit vulkanischer Aktivität dar. Es wurde so viel Asche in den Himmel geschleudert, daß 44 Stunden lang Dunkelheit herrschte. Nevado del Ruiz Am 13. November 1985 wurde der Gipfelgletscher des Nevado del Ruiz in Kolumbien durch eine vulkanische Explosion abgeschmolzen. Dies führte zu gigantischen Schlammströmen, die den Ort Armero verschlangen und 22.000 Menschen töteten. Obwohl der Ausbruch rechtzeitig vorhergesagt worden war, um die Einwohner zu evakuieren, konnten die Vulkanologen die Behörden nicht davon überzeugen, daß er unmittelbar bevorstand. Pinatubo Am 15. und 16. Juni 1991 fand eine größere vulkanische Explosion am Pinatubo (Luzon, Philippinen) statt. Die Ausbrüche schickten Aschewolken über 30 km hoch in die Atmosphäre. Einheimische suchten in der Vulkanasche nach Diamanten, die angeblich bei dem Ausbruch mit ausgespuckt worden waren. Die "Diamanten" entpuppten sich als Quarzkristalle, die sich durch aushärtendes Magma innerhalb des Vulkans gebildet hatten. Da der Ausbruch des Pinatubo vorhergesagt worden war, starben nur 300 Menschen. Island Die Insel Island sitzt über dem nordatlantischen Abschnitt des mittelozeanischen Rückens - sie ist einer der wenigen Orte auf der Erde, an dem sich ein Ozeanrücken über den Meeresspiegel erhebt. Die Insel wird nach und nach von der nordamerikanischen Platte im Westen und der eurasischen Platte im Osten auseinandergezogen, wobei sich eine große Spalte bildet. Schluchten und Klippen erscheinen an den Rändern der beiden Platten, und Island wird immer vulkanischer und "Enderli Patrick" <[email protected]> instabiler. Island ist Quelle von einem Fünftel der gesamten Lavaproduktion der Erde, und es gibt Mutmaßungen, daß die Insel nicht nur auf einem mittelozeanischen Rücken sitzt, sondern auch noch ein Hot Spot ist! Isländische Wissenschaftler erforschen den Vatnajökull-Gletscher, die größte der 4 Eiskappen, von der zur Zeit ein riesiger Eisblock unter der Vulkantätigkeit abgeschmolzen wird. Die seismischen Aktivitäten haben sowohl Vor- als auch Nachteile - Island nutzt die geothermische Energie seiner Vulkane für die Gewinnung von Wärme- und elektrischer Energie. 1996 führte ein neuer Ausbruch zum Abschmelzen der größten Eiskappe Europas und verursachte große Überschwemmungen. Aufgabe C Vulkane im All Der Olympus auf dem Mars ist der größte Vulkan in unserem Sonnensystem - fast dreimal so hoch wie der Mount Everest. Die Venus hat einige Hot-Spot-Vulkane, die ständig ausbrechen. Maxwell ist der größte Vulkan auf der Venus, er ist etwa 2 km höher als der Everest. Ein "Voyager"-Raumschiff beobachtete, daß Io, einer der Jupitermonde mindestens sechs Schlote hat, die Gase bis zu erstaunlichen 150 km hoch über die Oberfläche des Mondes ausstoßen. ERDBEBEN DIE URSACHEN VON ERDBEBEN Erdbeben treten auf, wenn der Druck der Plattenrandbewegungen dazu führt, daß das Gestein unter der Oberfläche bricht und sich plötzlich löst. Beim Aufbrechen des Gesteins wandern Energiewellen nach außen. Wissenschaftler können diese Energiewellen mit Seismographen messen und mit Hilfe extrem genauer Uhren exakt den Erdbebenherd feststellen - den Punkt, an dem das Gestein gebrochen ist, und damit das Zentrum der Schockwellen. Den Punkt, der sich auf der Erdoberfläche direkt über dem Erdbebenherd befindet, nennt man Epizentrum. Während eines Erdbebens werden verschiedene Arten von Energiewellen freigesetzt: Primärwellen oder P-Wellen (auch Druckwellen genannt) sind die schnellsten Wellen, die als erste wahrgenommen werden und die Erde in einer Vorwärts- und Rückwärtsbewegung erschüttern. Sekundärwellen oder S-Wellen (auch Scherwellen genannt) sind stärker, langsamer und bewegen sich in einer Auf- und Abwärtsbewegung durch die Kruste. L-Wellen (Love-Wellen) oder Rayleigh-Wellen sind Wellen, die sich an der Oberfläche bewegen. Sie sind langsamer, richten aber am meisten Schaden an. Die Erforschung dieser Wellen nennt man Seismologie. MESSUNG DER INTENSITÄT EINES ERDBEBENS "Enderli Patrick" <[email protected]> Die Modifizierte Mercalli-Skala (benannt nach dem italienischen Seismologen und Vulkanologen Giuseppe Mercalli im Jahre 1902) bietet eine subjektive Methode, die Intensität eines Erdbebens zu messen. Sie basiert auf der Beobachtung der verursachten Schäden und nicht der Stärke der Energiewellen und wird in römischen Ziffern von I bis XII ausgedrückt. Die Richterskala (ursprünglich im Jahre 1931 von K. Wadati in Japan entwickelt und 1935 von dem amerikanischen Seismologen Charles Richter in Kalifornien weiterentwickelt) mißt auf einer Skala von 0 bis über 8 die exakte Energiemenge, die bei einem Erdbeben oder Vulkanausbruch freigesetzt wird - je höher die Zahl, desto größer die Stärke (Magnitude). Die größte Magnitude wurde 1960 in Chile mit 8,9 auf der Richterskala registriert. Eine Steigerung um einen Punkt auf der Richterskala bedeutet, daß das Erdbeben zehn Mal stärker ist als beim Wert darunter. Man schätzt, daß es pro Jahr über 620 Erdbeben der Stärke 5,0 gibt und mindestens 62.000 mit einer Stärke zwischen 4 und 4,9 auf der Richterskala. Das Erdbeben in San Francisco im Jahre 1906 hatte eine Stärke von 8,3. Es forderte 450 Todesopfer, und 28.000 Häuser wurden zerstört, als über 12 Stunden lang Brände in der Stadt wüteten, weil die Hauptwasserleitungen zerstört waren. Das Erdbeben in Los Angeles vom 17. Januar 1993 (6,4 auf der Richterskala) verursachte Schäden in Höhe von 10 Milliarden US $. Die Richterskala - eine grobe Orientierung: Stärke 1-2 (500.000 Beben werden pro Jahr registriert): Wird vom Menschen nicht wahrgenommen, sondern nur von Seismographen oder Tiltmetern aufgezeichnet. Stärke 2-3 (100.000 bis 500.000 Beben pro Jahr): Wird manchmal von Menschen wahrgenommen, normalerweise aber nur von Meßinstrumenten. Stärke 3-4 (10.000 bis 100.000 pro Jahr): Es sind leichte Stöße spürbar Deckenlampen können ins Schwingen geraten, aber es gibt in der Regel keine Schäden. Stärke 4-5 (1.000 bis 10.000 pro Jahr): Erdbeben, die von den Menschen deutlich wahrgenommen werden. Fensterscheiben bersten, und es entstehen Gebäudeschäden. Stärke 5-6 (200 bis 1.000 pro Jahr): Werden sehr deutlich wahrgenommen. Wände bekommen Risse, und manche Leute geraten in Panik. Stärke 6-7 (20 bis 200 pro Jahr): Werden als sehr heftig empfunden. Schäden an Gebäuden entstehen, einige Gebäude stürzen ein. Schornsteine stürzen herunter, Menschen geraten in Panik. Stärke 8-9 (bis zu 10 pro Jahr): Gebäude und Brücken stürzen ein, Straßen und Eisenbahnschienen wölben sich. Totale Zerstörung und große Not für den Menschen. Aufgabe D "Enderli Patrick" <[email protected]> ERDBEBEN ÜBERLEBEN Um die Auswirkungen einer Vulkankatastrophe zu mildern, müssen in Erdbebengebieten besondere Baubestimmungen eingehalten werden. Bestehende Gebäude können mit Versteifungsträgern stabilisiert werden. Das Phänomen, daß der Untergrund ins Schwimmen gerät ("Verflüssigung"), kann in manchen Gegenden mit lockerer Bodenstruktur, wie z.B. in sandigen Gebieten oder auf ehemaligen Mülldeponien ein massives Problem darstellen. Dieser Prozeß tritt auf, wenn die Bodenpartikel buchstäblich auseinandergerüttelt werden, so daß der Untergrund keinen Zusammenhalt mehr hat und sich wie eine dicke, schlammige Flüssigkeit verhält, wodurch Gebäude einsinken und umstürzen. Ingenieure haben herausgefunden, daß Konstruktionen auf "Betonflößen", die schwimmen, wenn Energiewellen durch sie hindurchgehen, den Auswirkungen eines Erdbebens sehr viel besser standhalten. In manchen Gegenden hat man flexible Gasleitungen installiert, die nicht so leicht brechen und Brände verursachen. Um Brandgefahren auf ein Minimum zu reduzieren, werden in vielen modernen öffentlichen Gebäuden Erdbebenalarmanlagen installiert, die automatisch die Gaszufuhr unterbrechen, wenn sie Schockwellen über einem bestimmten Niveau registrieren. Durch die Luft fliegende Gegenstände können Menschenleben fordern, deshalb werden Möbel an der Wand befestigt und schwere Gegenstände an den Tischplatten oder am Boden festgeschraubt. Fenster werden manchmal mit einer durchsichtigen Folie beklebt, damit niemand verletzt wird, wenn sie zerbersten. Außerdem gehören in den Haupterdbebengebieten Erdbebenübungen zum täglichen Leben. Nach einem Erdbeben stellen oft Brände die größte Gefahr für Menschenleben dar, was dadurch verschlimmert wird, daß möglicherweise kein Löschwasser vorhanden ist, weil die Hauptwasserleitungen zerstört sind. Wassermangel und das Zusammenbrechen der normalen Hygienesysteme können außerdem zum Ausbruch von Krankheiten führen, was allerdings heutzutage weniger häufig der Fall ist. Überlebende, die unter Trümmern verschüttet sind, werden mit Hilfe empfindlicher Schalldetektoren und Suchhunden geborgen. EINIGE BEKANNTE ERDBEBEN San Francisco Am 18. April 1906 erschütterte ein Erdbeben der Stärke 8,3 auf der Richterskala die Stadt San Francisco in Kalifornien, die auf dem San-Andreas-Graben, einer konservierenden Plattengrenze liegt. Große Gebäude stürzten ein, und die Brandgefahr wurde dadurch noch verstärkt, daß die Wasserleitungen geborsten waren und zu wenig Löschwasser zur Verfügung stand. Drei Tage lang wüteten Brände in der Stadt. Über 28 000 Gebäude wurden zerstört, und 450 Personen kamen ums Leben. Die gesamte Innenstadt lag in Ruinen. Anchorage Am 27. März 1964 erschütterte am Prince William Sound, 129 km westlich der Stadt Anchorage in Alaska, USA, ein massives Erdbeben über sieben Minuten lang den Erdboden. Die Schäden in dem dicht besiedelten südlichen Zentralbereich Alaskas waren beträchtlich - es gab Erdrutsche und Risse im Boden, und Schockwellen an der "Enderli Patrick" <[email protected]> Erdoberfläche formten die Küstenlinie neu. Tsunamis folgten, rasten über den Pazifischen Ozean und gelangten schließlich bis hinunter in die Antarktis. Tangshan Am 27. Juli 1976 wurde die Stadt Tangshan in China von einer der größten Naturkatastrophen der Geschichte getroffen. Die Stadt war auf einem riesigen Kohlebergwerk errichtet worden, das von einem Tunnelnetz durchzogen war. 650.000 Menschen starben, als die Erde bebte und das Kohlebergwerk unter ihnen einstürzte. Spitak Das Erdbeben in Armenien vom 7. Dezember 1988 mit einer Stärke von 6,9 auf der Richterskala hinterließ von den Städten Spitak, Kirovakan und Leninakan nur Ruinen. Es gab 25.000 Tote, 15.000 Überlebende konnten erstaunlicherweise noch geborgen werden. Loma Prieta Am 17. Oktober 1989 verursachte eine Bewegung in einem Abschnitt des San-AdreasGrabens - einem konservierenden Plattenrand - ein Erdbeben in Loma Prieta in Kalifornien. Viele Pendler wurden eingeschlossen, verletzt oder getötet, als Abschnitte der kalifornischen Autobahn einstürzten. Die meisten Schäden in der Gegend um San Francisco entstanden an Gebäuden, die auf instabilen ehemaligen Mülldeponien standen. Ironischerweise waren einige dieser Deponien dazu benutzt worden, um Schutt und Trümmer von der Erdbebenkatastrophe in San Francisco im Jahre 1906 zu beseitigen. Japan Am 1. September 1923 wurde Japan, eine komplexe Subduktionszone, von einem großen Erdbeben in der Kantoebene erschüttert. Das Epizentrum befand sich 80 km südlich von Tokio in der Sagami Bay, in der Yokohama liegt. Mit einer Stärke von 8,3 auf der Richterskala erschütterte das Erdbeben 5 Minuten lang die Insel und riß in der Sagami Bay den Erdboden auf. 100.000 Menschen starben, und 300.000 Häuser wurden zerstört. Ein Feuersturm tobte durch die Häuser aus Holz und Papier, die man ironischerweise in der Erdbebenzone für sicherer gehalten hatte als Steinhäuser. Dann folgte, um die Verwüstung noch zu steigern, eine Flutwelle (oder Tsunami), die Häuser und Menschen ins Meer spülte, und nur 24 Stunden später ein zweiter großer Erdstoß. Im Oktober 1964 gab es ein großes Erdbeben (mit einer geschätzten Stärke von 7,9 auf der Richterskala) im Meer vor Hokkaido, das viele Gebäude einstürzen ließ. Drei Monate später verwüstete ein weiteres Erdbeben (mit einer geschätzten Stärke von 7,2 auf der Richterskala) von nur 30 Sekunden Dauer die Stadt Kobe und die umliegenden Dörfer. Dabei kamen 5.500 Menschen ums Leben, 171.000 wurden obdachlos. Dies war für Japan die schlimmste Katastrophe seit dem Kantobeben im Jahre 1923. Geborstene Gasleitungen verursachten Brände, die schnell über die schwächlichen Holzhäuser hinwegfegten. Da auch die Wasserleitungen geborsten waren, hatte die Feuerwehr kein Wasser, um die Flammen zu löschen. Die meisten Menschen schliefen zum Zeitpunkt des Erdbebens noch, aber viele Frühpendler wurden eingeschlossen "Enderli Patrick" <[email protected]> oder kamen auf tragische Weise ums Leben, als die Eisenbahnhochtrassen in sich zusammenbrachen. Mexico City Am 19. September 1985 produzierte ein Riß 20 km tief im Erdmantel, verursacht durch das Abtauchen der Cocos-Platte unter die nordamerikanische Platte, einen Energiestoß, der 1.000mal stärker war als eine Atombombe. Seine Schockwellen brachten Zerstörung über das 350 km entfernt gelegene Mexico City, das für Schäden doppelt anfällig ist, weil es auf einem sandigen Seegrund gebaut ist, der die Schockwellen verstärkte und die Gebäude destabilisierte. Diesen Vorgang nennt man "Verflüssigung". Obwohl Rettungshelfer tagelang ununterbrochen suchten und 4.000 Überlebende bargen, (darunter ein vier Tage altes Baby), kamen 8.000 Menschen ums Leben, 30.000 wurden verletzt und 50.000 wurden obdachlos. TSUNAMIS UND HEISSE QUELLEN Tsunamis Tsunamis sind tödliche Flutwellen, die dadurch entstehen, daß der Meeresboden bei einem Erdbeben, einem Vulkanausbruch oder einem Erdrutsch erschüttert wird. Tsunamis, zunächst vielleicht weniger als einen Meter hoch, können mit der Geschwindigkeit eines Düsenflugzeuges (800 km pro Stunde) über das Meer rasen und auf eine Höhe von 20 bis 30 Metern anwachsen, bis sie flaches Wasser, in der Regel eine Landmasse, erreichen. Ein Tsunami kann aber auch über Hunderte von Kilometern unter Wasser bleiben, bis flacheres Wasser als eine Art Bremse wirkt, die Welle stoppt und sie als eine Wasserwand nach oben drängt. Eine solche Wasserwand kann sich bis zu einem Kilometer weit landeinwärts bewegen. 1896 kehrten japanische Fischer in ihren Hafen an der Nordostküste Japans zurück und stellten fest, daß ein Tsunami, der unbemerkt unter ihren Booten durchgezogen war, ihre Häuser zerstört hatte. 1992 wurde der Ort San Juan del Sur in Nicaragua durch einen Tsunami zerstört. Minuten vor seiner Ankunft eilten die Menschen zur Meeresküste, wo sie sahen, daß das gesamte Wasser von der Flutwelle aus dem Hafenbecken gezogen wurde. Die Flutwelle folgte viel zu schnell, als daß die Leute noch hätten evakuiert werden können. Tsunamis treten am häufigsten im Pazifischen Ozean auf. HEISSE QUELLEN UND GEYSIRE Ein Teil des Wassers unter der Erdoberfläche ist Regenwasser, das ins Gestein gesickert ist. Wenn dieses Wasser in Berührung mit Gestein kommt, das von Magma erhitzt wurde, steigt es als heiße Quelle, Schlammtopf, Fumarole oder Geysir wieder an die Oberfläche. Vermischt sich das Wasser beim Aufsteigen mit Schlamm, wird die Quelle zu einem blubbernden Schlammtopf. Eine andere Art heißer Quellen, die sich wie Vulkane verhalten, ist als Geysire bekannt. Sie stoßen heißes Wasser, Dampf und Mineralien aus, die manchmal einen kleinen Kegel bilden. Fumarolen stoßen Dampf und Gase aus, einige davon sind giftig. GLOSSAR "Enderli Patrick" <[email protected]> Wenn Sie einen Begriff im Glossar anklicken, gelangen Sie zu der Stelle im Text, an der dieser Begriff behandelt wird. Aa-Lava - Lava, die eine rauhe Oberfläche hat, wenn sie ausgekühlt ist. äußerer Kern - das flüssige Eisen und Nickel, das den festen Kern der Erde umgibt. aktiver Vulkan - ein Vulkan, der jederzeit ausbrechen kann. Asche (oder Tephra) - kleine Gesteinsfragmente, die während eines Vulkanausbruchs ausgeworfen werden. Asthenosphäre - der obere, "plastische" Teil des Erdmantels von etwa 600 km Dicke (die Schicht unterhalb der Lithosphäre, die durch geringe seismische Wellengeschwindigkeiten und eine hohe seismische Wellenabschwächung gekennzeichnet ist). Basalt - ein Eruptivgestein, das sich bildet, wenn dünnflüssige Lava abkühlt und aushärtet. Bimsstein - ein vulkanisches Gestein, das sich aus abgekühltem Lavaschaum bildet. Es enthält so viel Luft, daß es im Wasser schwimmt. Caldera - ein großer Krater (in der Regel mit einem Durchmesser von mindestens 5 km), der entsteht, wenn ein Vulkan explodiert. Epizentrum - der Punkt auf der Erdoberfläche, der sich direkt über dem Herd eines Erdbebens befindet (dem Punkt, an dem das Gestein gebrochen ist). erloschen - ein Vulkan, der voraussichtlich nicht mehr ausbrechen wird. Feuergürtel - ein Gebiet vulkanischer Aktivität, das den Pazifischen Ozean umgibt. geothermische Energie - Energie, die durch Nutzung des Wassers oder Dampfes aus heißem Gestein gewonnen wird. Geysir - eine heiße Quelle, die heißes oder kochendes Wasser oder Dampf ausstößt. Graben - ein Riß in der Erdkruste, der einige Zentimeter bis viele Kilometer lang sein kann. heiße Quelle - ein Becken oder eine Quelle, die entsteht, wenn Sickerwasser, das von Magma oder heißem Gestein erhitzt wurde, wieder an die Oberfläche steigt. Hot-Spot-Vulkan - ein Vulkan, der sich mitten auf einer Platte über einem Magmaherd befindet. "Enderli Patrick" <[email protected]> Inselbogen - eine Kette vulkanischer Inseln, die entsteht, wenn Magma aus einer Subduktionszone aufsteigt (z.B. Japan) Kern - das harte Innere der Erde, bestehend aus massivem Eisen, das von flüssigem Eisen und Nickel umgeben ist. Kissenlava - Lava, die unter Wasser ausgeworfen wird und zu charakteristischen Kissenformen auskühlt. Kontinent - eine der sieben großen Landmassen der Erde: Asien, Afrika, Europa, Nordamerika, Südamerika, Australien und die Antarktis. Konvektion - in der Seismologie eine Form der Bewegung im Mantel, die auftritt, wenn heißes Material nach oben steigt und kaltes Material absinkt. Krater - die trichterförmige Öffnung an der Spitze eines Vulkans, in der Regel mit einem Durchmesser von 1 km oder weniger. Kratersee - ein See, der im Krater entsteht, wenn die Lava ausgekühlt ist. Kruste - die äußere "Hülle" der Erde. Lahar - eine andere Bezeichnung für einen Schlammstrom. Lava - Magma oder geschmolzenes Gestein, das auf die Erdoberfläche ausgeworfen wurde. Lithosphäre - die Erdkruste. lithosphärische Platte - ein Abschnitt der Erdkruste, der auf dem Mantel "schwimmt". L-Wellen oder Love-Wellen - die dritte und zerstörerischste Art Energiewellen, die bei einem Erdbeben freigesetzt werden. Magma - geschmolzenes Gestein im Mantel, das beim Auskühlen Eruptivgestein bildet. Magmakammer - eine Magmatasche in der Erdkruste. Mantel - die Hauptmasse der Erde zwischen dem Kern und der Kruste. Mercalli-Skala - eine Skala, die die Stärke eines Erdbebens anhand der verursachten Schäden mißt. mittelozeanischer Rücken - eine ozeanische Gebirgskette, die dort auftritt, wo sich Platten auseinanderbewegen. "Enderli Patrick" <[email protected]> Oberflächenwellen - die dritte und destruktivste Art der Energiewellen, die bei einem Erdbeben freigesetzt werden (es gibt zwei Typen - Love-Wellen und Rayleigh-Wellen). Pahoehoe-Lava - ein Lavatyp, der beim Auskühlen ein gewundenes, seilartiges Aussehen erhält. Primärwellen (oder P-Wellen) - die ersten Energiewellen, die bei einem Erdbeben freigesetzt werden. pyroklastischer Strom - eine schnellfließende Wolke aus heißen Gasen und Asche, die aus dem Schlot eines Vulkans geblasen wird. Richterskala - eine Skala zur Messung der seismischen Intensität eines Erdbebens. Schlammstrom - eine schnellfließende Mischung aus Asche und Wasser während oder nach einem Vulkanausbruch (auch Lahar genannt) Schlammtopf - eine heiße Quelle, in der sich Wasser mit Schlamm vermischt hat. seismische Aktivität - die Auswirkungen eines Erdbebens. Seismologie - die Wissenschaft, die seismische Aktivität und Erdbeben erforscht. Sekundärwellen (oder S-Wellen) - der zweite Schub Energiewellen, die bei einem Erdbeben freigesetzt werden. Spreizungszone- ein Rücken, der sich bildet, wenn Magma aufsteigt und die Spalte füllt, die dadurch entsteht, daß sich zwei Platten auseinanderbewegen. Subduktion - der Vorgang, wenn eine Platte unter eine andere in die Erde einsinkt und Zug auf die Ozeanlithosphäre ausübt. Tephra - Vulkanasche untätiger Vulkan - ein Vulkan, der nicht aktiv ist, aber voraussichtlich eines Tages wieder ausbrechen wird. Vorbeben - ein Erdstoß, der vor einem Erdbeben auftritt. Vulkan - Sie sollten jetzt wissen, was das ist! Ein Vulkan ist eine Öffnung in der Erdoberfläche, aus der geschmolzenes Gestein, Magma genannt, und Gase entweichen. KARTEN, ZEICHNUNGEN UND ZEITUNGSAUSSCHNITTE "Enderli Patrick" <[email protected]> Liste zum schnellen Nachschlagen - in der Reihenfolge ihres Erscheinens im Text. DIE WICHTIGSTEN VULKANE DER ERDE - Karte QUERSCHNITT DURCH DIE ERDE - Schaubild DIE LITHOSPHÄRISCHEN PLATTEN DER ERDE - Karte DIE SPREIZUNGSZONEN DER ERDE - Karte MERKMALE DESTRUKTIVER PLATTENRÄNDER - Schaubild DIE WICHTIGSTEN SUBDUKTIONSZONEN DER ERDE - Karte ERDBEBEN IN JAPAN - Zeitungsausschnitt FUJIYAMA - Foto SO ENTSTEHT EIN TSUNAMI - Schaubild DER SAN-ANDREAS-GRABEN - Karte DER VULKAN HALEAKULA - Foto HOT-SPOT-VULKANE - Schaubild HAWAII - VULKANISCHE FONTÄNENBILDUNG - Foto KILAUEA - HAWAII - Zeitungsausschnitt HAWAIIANISCHER AUSBRUCH - Schaubild PELEANISCHER AUSBRUCH - Schaubild STROMBOLIANISCHER AUSBRUCH - Schaubild VULKANISCHER AUSBRUCH - Schaubild PLINIANISCHER AUSBRUCH - Schaubild KISSENLAVA - ISLAND - Foto PAHOEHOE-LAVA - KILAUEA - Foto AA-LAVA - ÄTNA - Foto LAVAERUPTION - Foto VULKANASCHE - VESTMANNINSELN - Zeitungsausschnitt FLUGHÄFEN GESCHLOSSEN - NEUSEELAND - Zeitungsausschnitt GAS- UND ASCHEWOLKEN - Foto DINOSAURIER - Zeichnung POMPEJI UND HERCULANEUM - Zeichnung ANBAU AUF VULKANASCHE - Foto GETREIDEPRODUKTION AN EINEM VULKAN - Foto ÄTNA - Foto GEOTHERMISCHE ENERGIE - Schaubild DIE HAUPTGEBIETE HEISSER QUELLEN AUF DER ERDE - Karte HEISSE ASCHE AUS DEM VESUV, 79 N. CHR. - Karte AUSGEGRABENE HAUPTSTRASSE - POMPEJI - Foto ABGUSS EINES HUNDES - POMPEJI - Foto DER KRAKATAU BRICHT AUS - Zeitungsausschnitt WIE SICH DER KRAKATAU VERÄNDERT HAT - Schaubild MOUNT ST. HELENS - Foto SCHLAMMSTROM AM NEVADO DEL RUIZ - Karte DIE VESTMANNINSELN VOR ISLAND - Zeitungsausschnitt ÜBERSCHWEMMUNGEN IN ISLAND 1996 - Zeitungsausschnitt DER JUPITERMOND IO - Foto EPIZENTRUM UND ERDBEBENHERD - Schaubild "Enderli Patrick" <[email protected]> AUSGEDRUCKTES SEISMOGRAMM - Schaubild DER SAN-ANDREAS-GRABEN - Karte UM MEXICO CITY TREFFEN MEHRERE PLATTEN AUFEINANDER - Karte HEISSE QUELLEN UND GEYSIRE - Schaubild QUERSCHNITT DURCH EINEN VULKAN - Schaubild DANTE'S PEAK - DER FILM Hier anklicken um internationalen Trailer zu sehen Harry Dalton (Pierce Brosnan) ist ein Vulkanologe, der nach dem Tod seiner Frau auf einer Vulkanexpedition beurlaubt worden war, und wieder zu seiner Arbeit zurückkehrt. Kaum ist er zurück, wird er beauftragt, die vulkanischen Aktivitäten in der Kleinstadt Dante's Peak zu untersuchen, wobei er Hinweise darauf findet, daß der nahegelegene Berg kurz vor einer Explosion steht. Nachdem er vergeblich versucht hat, die ungläubigen Einwohner der Stadt davon zu überzeugen, daß sie evakuiert werden müssen, überredet er die Bürgermeisterin Rachel (Linda Hamilton), weitere Untersuchungen durchzuführen. In den Hügeln oberhalb der Stadt entdecken sie die ersten vier Opfer des Vulkans, vier Forscher und Touristen, die in den heißen Quellen lebendig gekocht worden sind. Die Bürgermeisterin ist nun überzeugt und kehrt in die Stadt zurück, um die Evakuierung einzuleiten, die Harry zuvor vorgeschlagen hatte. Aber es ist zu spät, der Berg explodiert, und Dante's Peak wird zur Hölle auf Erden. Harry und Rachel fliehen aus der Stadt und machen sich auf die Suche nach Rachels Kindern, die ihrerseits in die Berge gegangen sind, um ihre Großmutter Ruth zu retten. Als sie auf dem Weg in die Berge sind, wird die Straße hinter ihnen durch einen Erdrutsch völlig blockiert. Sie fahren weiter und finden die anderen. Deren Autos sind jedoch durch ein Erdbeben zerstört worden. Sie sind eingeschlossen. Die einzige Möglichkeit, von dem sich selbst zerstörenden Berg herunterzukommen ist, den See zu überqueren, der durch die giftigen Gase, die der Vulkan ausstößt, sauer geworden ist. Mit einem Boot, das sich nach und nach auflöst, und einem Lavastrom am anderen Ende des Berges kämpfen sie ums Überleben gegen die mächtigste Gewalt, die die Natur entfesseln kann, die ehrfurchterregende Gewalt von Dante's Peak. Das spektakuläre Schauspiel eines massiven Vulkanausbruchs auf die Leinwand zu bringen war an sich schon ein Kampf. Entdecken Sie, wie die Meister für Spezialeffekte Dante's Peak geschaffen und wieder zerstört haben! Klicken Sie hier, um sich ein Video über die Aktionen hinter den Kulissen von "Dante's Peak" anzusehen! AUFGABEN Wo finden wir Vulkane? Vulkane und Plattentektonik Aufgabe A Die hawaiischen Inseln sind vollständig vulkanischen Ursprungs. (Hot-Spot-Vulkane). Finden Sie sie auf der Karte, und überlegen Sie, in welcher Reihenfolge sie entstanden "Enderli Patrick" <[email protected]> sind. Ist es möglich, vorherzusagen, wo sich der nächste Hot-Spot-Vulkan in der Kette bilden könnte? Begründen Sie Ihre Antwort! Wo liegt Dante's Peak? Schauen Sie sich die Landkarte der Vereinigten Staaten an. Der imaginäre Vulkan Dante's Peak liegt im Staate Washington. Welches könnten die Ursprünge dieses Vulkans sein? Was geschieht, wenn ein Vulkan ausbricht? Aufgabe B Schauen Sie sich diesen Textauszug aus dem ersten Filmmanuskript für Dante's Peak an, in dem der Galeras-Ausbruch am Anfang des Filmes beschrieben wird. Als der Lastwagen auf die Kamera zufährt, geschieht im Hintergrund in der Ferne etwas Unheimliches. Eine riesige dunkle Wolke erstreckt sich von Horizont zu Horizont. Und die Wolke rast vom Berg herunter auf sie zu... eine Killerwolke aus Bimsstein, heißer Asche und Gas. Und dann prallt eine kleine vulkanische Bombe, nicht größer als eine Grapefruit, auf den Lastwagen. Welche Art von Vulkanausbruch findet in diesem Textauszug statt? Warum leben Menschen auf Vulkanen? Aufgabe C Der Mensch lebt aus verschiedenen Gründen seit Jahrhunderten auf, in der Nähe von und mit Vulkanen. 1. Fruchtbares Land Warum sind die vulkanischen Ablagerungen so fruchtbar? 2. Energiequelle Wie kann man die Energie in einer vulkanischen Gegend für den Menschen nutzbar machen? 3. Stellen Sie sich vor, Sie und Ihre Familie lebten heute in Island. Begründen Sie, warum Sie in dem Land, in dem Sie geboren wurden, bleiben oder es verlassen (je nachdem, wofür Sie sich entscheiden). 4. Reisen und Tourismus Die Menschen sind von Naturgewalten, wie sie Vulkane demonstrieren, fasziniert. Viele Vulkane haben eine perfekte, kunstvolle Kegelform und sind mit ihrer weißen Schneekappe perfekte Ansichtskartenmotive. Die Krater selbst sind faszinierend, und die Fruchtbarkeit des Landes hat schöne Waldgebiete mit natürlichen heißen Quellen entstehen lassen. Auch die Vulkanausbrüche selbst ziehen Touristen an. Die Bürgermeisterin von Dante's Peak erzählt uns im Film, welche Mühe es gekostet hat, die Gegend zu verkaufen. Schreiben und entwerfen Sie einen Prospekt oder einen Artikel, mit dem Sie Dante's Peak als Touristenattraktion verkaufen. "Enderli Patrick" <[email protected]> Aufgabe D Wissenschaftliche Forschung Vulkane bieten an sich schon die Grundlage für Forschung. In Anbetracht der unterschiedlichen Arten vulkanischer Landschaften und Ausbruchsaktivitäten, welches sind die Probleme, vor denen Wissenschaftler stehen, wenn sie Vulkane untersuchen? In Dante's Peak haben die Wissenschaftler einen Roboter erfunden, der ihnen helfen soll, Vulkane zu erforschen. Welche Konstruktionsprobleme wären zu lösen, und welche speziellen Eigenschaften müßte er haben? Gefahren für den Menschen Aufgabe E Schreiben Sie einen Zeitungsartikel darüber, was auf Dante's Peak geschehen könnte, wenn es zu einem Vulkanausbruch kommt. Benutzen Sie dazu unterschiedliche Nachrichtenmeldungen als Forschungsgrundlage. Sie können auch historische Forschung über Vulkankatastrophen in der Vergangenheit einbeziehen. Aufgabe F An einer Stelle im Film besteht die Möglichkeit, daß Dante's Peak ausbricht. Es gibt aber zu diesem Zeitpunkt keinen wissenschaftlichen Beweis dafür, sondern es hat nur einer der Wissenschaftler "so ein Gefühl". Organisieren Sie eine Diskussion zwischen den zwei gegnerischen Parteien auf Dante's Peak darüber, ob man den Berg verlassen soll. Denken Sie dabei an die Arbeit, die Sie in Ihre Touristenbroschüre und Ihren Zeitungsartikel gesteckt haben. Eines der Argumente aus dem Film ist der Gedanke an den Verlust des Vertrauens in das Gebiet, vielleicht sollten Sie erst darüber nachdenken, was das bedeutet, bevor Sie anfangen. WEITERE LITERATUR "Volcanoes - A Planetary Perspective" von Peter Francis, erschienen bei Oxford University Press (1996) "Volcanoes" von Cliff Ollier, erschienen bei Basil Blackwell (1989) "Volcanoes - Fire from the Earth" von Maurice Krafft, erschienen bei New Horizons (Thames and Hudson) (1991) "Global Tectonics" (zweite Ausgabe) von Philip Kearey und Frederick J. Vine, erschienen bei Blackwell Science (1996) "Earthquakes" von Bruce A. Bolt, erschienen bei W.H. Freeman and Company (1995) "Enderli Patrick" <[email protected]> "Volcanoes & Earthquakes", herausgegeben von Dr. Eldridge M. Moores, erschienen bei Macdonald Young Books Ltd. (1995) "The Book of Natural Disasters", erschienen bei Aladdin Books Ltd. (1994)
