Grundlagen der Geowissenschaften: Minerale

STEOP: System Erde (LV 280001)
Unterstützendes Handoutmaterial zum Themenkomplex 12:
Vulkane und Vulkanismus
Dieses Handoutmaterial ergänzt die Vorlesungsinhalte. Zur Prüfungsvorbereitung
wird weiters empfohlen Kapitel 12 „Vulkanismus“ des Lehrbuchs „Press/Siever Allgemeine Geologie“ (J. Grotzinger et al.), 5. Aufl., Springer Spektrum, 2008 (hier
insbesondere die Kapitelzusammenfassung).
Bei Fragen bitte zu kontaktieren:
Prof. Lutz Nasdala, Institut für Mineralogie und Kristallographie der Universität Wien
UZA2 Raum 2A251 / Telefon 4277-53220 / e-mail: [email protected]
Allgemeine Termini:
Magma = glutheiße Schmelze, meist silikatisch (auch karbonatisch
oder sulfidisch)
Lava = unter Entgasung an die Erdoberfläche ausfließendes Magma
Vulkan = geologische Struktur, welche entsteht, wenn Gesteinsschmelze
an die Oberfläche der Erde (oder eines anderen Planeten)
aufsteigt
→ benannt nach der Liparischen Insel Vulcano, Italien; diese war
nach der römischen Mythologie die Schmiede des Vulcanus (Gott
des Feuers)
Vulkanismus = Gesamtheit aller Begleiterscheinungen, die mit dem
Aufsteigen glutflüssiger Gesteinsschmelze zur Oberfläche und
ihrem Austreten an der Oberfläche verbunden sind
Extrusion = genereller Begriff für das Aufsteigen zähflüssigen Magmas in
Vulkanen. Ursprünglich wurde der Begriff für den Ausfluss von
Lava und den Auswurf von Lockermassen aus Vulkanen geprägt.
Vulkanausbruch = es entleert sich entweder die Magmakammer eines
Vulkans, oder Magma steigt durch Spalten und Brüche direkt aus
dem Erdmantel auf. In der Regel mehr oder weniger
zerstörerischer Prozess.
Ejektion = explosiver Auswurf von Gesteinsmaterial (Tephra: sowohl
Nebengestein als auch magmatisches Material), verbunden mit
starker Gasförderung.
Effusion = mehr oder minder ruhiges Ausfließen von Lava
Pyroklastika (auch pyroklastische Sedimente) = vulkanische Ablagerungen,
die zu mehr als 75 % aus Pyroklasten bestehen.
Pyroklasten = (Gesteins-)Fragmente, die durch Zerreißen oder
Zerbrechen (Fragmentierung) von Gestein oder Magma bei
vulkanischen Eruptionen oder anderen vulkanischen Prozessen
entstehen (unferfestigte Pyroklasten = Tephra).
Lapilli = gröbere Pyroklasten (mm-cm), explosiv gebildet
Klassifikation von Vulkanen I:
Stratovulkan: (= Schichtvulkan), aus geschichteten Lagen von
Lockermassen und Lavaflüssen aufgebaut. Meist spitzkegelige
Form; Entstehung aus zähflüssigen weil SiO2-reichen Magmen
(700−900 °C)
Schildvulkan: schildartige, großflächige Vulkane, welche aus dünnflüssigen
(weil SiO2-armen; 1000−1250 °C) und gasarmen Laven entstehen.
Pyroklastische Kegel: (= Aschekegel, Schlackenkegel), kleine, relativ
steilflankige Kegel mit ausgeprägt konischer Form
Schlackenkegel (cinder cone) = lockere Tephra
Schweißschlacken-Kegel (spatter cone) = gröberes, heißes
Material (Lapilli, Bomben)
Aschekegel (auch hydrovulkanische Kegel; ash cone) = infolge
Explosionen durch Kontakt Grund- oder Oberflächenwasser mit aufsteigendem Magma; nach Verfestigung
Tuffkegel
Tuffring (tuff ring) = analog Tuffkegel, kleiner
Klassifikation von Vulkanen II:
Caldera: kesselförmiger Krater bzw. Struktur, durch Einsturz zuvor
entleerter oberflächennaher Magmenkammern oder durch
explosive Eruptionen
Maar: schüsselförmige Mulde, welche in vorvulkanischer Landfläche,
entstanden durch Wasserdampfexplosionen (bei Zusammentreffen
mit Magma).
Lavadom: (auch Lavakuppel, Staukuppe), kuppen- oder säulenförmige
Erhebung („Pfropfen“), durch Eruption sehr zähflüssiger Lava
Diatrem: wieder verfüllter Schlot bzw. Durchschlagsröhre
Lava-Typen:
Rhyolitische Laven: SiO2-reich, viel Na und K; relativ kalt (600−800 °C),
zähflüssig, daher oft aufgestaute Massen, welche Gasen das
Entweichen verwehren (Explosionen, z.B. Yellowstone);
makroskopisch hell
Andesitische Laven: mittlerer SiO2-Gehalt (intermediär); mittlere
Temperatur und Fließgeschwindigkeit; oft Lavapfropfen bildend
(z.B. Mount St. Helens)
Basaltische Laven: SiO2-arm, viel Fe, Mg, Ca; heiß (1000−1250 °C);
typischerweise dünnflüssig (hohe Fließgeschwindigkeiten
50 bis >100 km/h), entgasen vergleichsweise einfach
Sticklava (Pahoehoe) = Fließen unter dünner erkalteter Oberfläche
Brockenlava (A‘a) = nahezu vollständig entgaste basaltische Lava;
dicke, immer wieder kantig zerbrechende Oberfläche
Kissenlava (Pillow) = Erstarrung unter Wasser
Besonderheiten: Pele‘s hair, Nornahár (Basaltglas-Fasern),
Pele‘s tears (Basaltglas-Tropfen)
Reticulit (schaumartiger Bimsstein)
Oben: “Lava trees”, Kilauea Volcano National Park, Hawaii. Schnellfließende Lava ummantelt (wasserreiche)
Palmenstämme und wird dabei abgekühlt; die entstehenden Gesteinsröhren bleiben erhalten.
Pahoehoe-Lava (hier: Stricklava),
Kilauea Volcano National Park,
Hawaii. Alle Fotos privat.
Weitere vulkanogene Bildungen:
Exhalate = mineralstoffbeladene Dampfaustritte in Zusammenhang mit
(meist abklingendem) Vulkanismus
Fumarolen:
Solfataren:
Mofetten:
reich an Wasserdampf
reich an Schwefelverbindungen
reich an Kohlendioxid
Gaswolke des Nevado del Ruiz, gesehen am
Morgen des 12. September 2013 von
Manizales, Kolumbien (ca. 28 km). Foto privat.
Vulkanische Risiken und Gefahren:
Hauptsächliche Gefahrensursachen:
- Pyroklastische Ströme (ca. 25–30 % aller Todesfälle)
- indirekte Folgen (z.B. Hunger nach großflächigen Schäden; ca. 20–25 %)
- Tsunami (ca. 20 %)
- Schlammströme (ca. 15 %)
Lavaflüsse: Gefahr eher lokal, da Mengen meist begrenzt; bei
Schildvulkanen können jedoch relativ schnell weit entfernte Siedlungen
erreicht und gefährdet werden
Schlammströme / Schuttströme: (auch Lahare) Bildung wenn
pyroklastische Ströme auf Wasser (Fluss, Schneefelder, Gletscher) treffen.
Beispiel: 25000 Tote in der Stadt Amero (Kolumbien, Zentrale Kordilleren)
Zusammenbrüche / Einbruch einer Caldera: z.B. Kollabieren des
Gipfelbereichs des Mount St. Helens 1980
Eruptionswolken und pyroklastische Ströme: materielle Schäden durch
Überdecken ganzer Landstriche; Gefahr insbesondere wenn noch heißes
pyroklastisches Material austritt (Beispiel Pompeij); heute ggf. Behinderung
des internationalen Flugverkehrs