Grundlagen der Geowissenschaften: Minerale

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STEOP: System Erde − Einführung und Ausblick des Studiums (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: lutz.nasdala@univie.ac.at
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.
Vulkanische Risiken und Gefahren:
Abbildung aus „Press/Siever - Allgemeine
Geologie“ (J. Grotzinger et al.), 5. Aufl.,
Springer Spektrum, 2008.
Vulkanische Risiken und Gefahren:
Abbildung aus „Press/Siever - Allgemeine Geologie“ (J. Grotzinger et al.), 5. Aufl., Springer Spektrum, 2008.
Vulkanische Risiken und Gefahren:
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
Verringerung von Risiken:
Überwachung und Vorhersage (Seismik); Kontrolle während der Ausbrüche
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.
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