Die Erde - ein dynamischer Planet - Real 15b

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Die Erde – ein dynamischer Planet
Die Erde - ein dynamischer Planet
Eine Lernumgebung über Plattenverschiebungen, Vulkanausbrüche und Erdbeben.
Teil 2: Vulkanismus – oder wie ein Berg explodiert.
Lernziele:
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Du kennst die verschiedenen Arten der Vulkane.
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Du kannst den Aufbau eines Vulkans zeichnen und mit Fachausdrücken benennen.
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Du weisst, wie sich ein bevorstehender Ausbruch bemerkbar macht.
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Du kennst die Gefahren eines Ausbruchs.
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Du weisst, wie der Mensch den Vulkanismus nutzen kann.
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Du kannst die folgenden Fachausdrücke beschreiben: Hot Spot, pyroklastischer Strom und pazifischer Feuerring
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Du kannst ca 5 Vulkane der Erde nennen und 2-3 berühmte Vulkaneruptionen
beschreiben.
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Die Erde – ein dynamischer Planet
Der Ausbruch des Mount St. Helens am 18. Mai 1980
Der Mount St. Helens ist ein aktiver Vulkan im Nordwesten von Amerika mit einer Höhe von
2549 m. Er gehört zur Kaskadenkette, einem vulkanischen Gebirgszug, der sich entlang der
Westküste Nordamerikas erstreckt und einen Teil des pazifischen Feuerrings darstellt. Der
Mount St. Helens weist wie alle Vulkane des pazifischen Feuerrings eine besonders grosse Explosionsenergie auf.
Um den Mount St. Helens liegen drei
weitere grosse Vulkane: etwa 50 km
östlich der Mount Adams, 80 km nördlich der Mount Rainier und rund 100
km südlich der Mount Hood.
In der letzten Eiszeit vor etwa 11.000
Jahren wurde der damalige Vulkankegel durch Gletscher weitgehend
nivelliert. Der heute aufragende Kegel
ist nicht älter als 2200 Jahre. Er entstand hauptsächlich durch eine Eruption im Jahr 1480, die ungefähr fünfmal stärker war als der Ausbruch von
1980. Seit 1857 galt der Mount St.
Helens als ruhender Vulkan.
Die ersten Erdbeben – Vorboten der
kommenden Eruptionen
Bild: Mount St. Helens und drei weitere Vulkane in der Umgebung. Im Vordergrund der Mt. Rainer, hinten der Mt. Hood.
Begonnen hat alles am 16. März 1980. 2 Monate vor dem Ausbruch kam es in dem Gebiet
des Mount St. Helens zu einer Reihe schwacher Erdbeben. Wissenschaftler deuteten bereits
diese Erdbebenserie als Anzeichen, dass es unterhalb des Mount St. Helens zu Magmabewegungen gekommen war. 4 Tage später bestätigte ein schwaches Erdbeben der Stärke 4,2
diesen anfänglichen Verdacht. In den nächsten Tagen wurden die Seismographen um den
Vulkan von Erdbeben regelrecht übersättigt.
Ende März wurden in zwei Tagen 174 leichte Erdstösse gemessen. Lag die Anzahl der Beben
Anfang April noch bei etwa fünf pro Tag, stieg dies langsam bis vor dem Ausbruch auf acht
tägliche Beben an. Anfänglich zeigten sich keine Zeichen eines drohenden Ausbruchs, jedoch lösten die Beben immer wieder Eis- und Schneelawinen aus.
Die ersten Eruptionen
Ende März kam es zu zwei kleineren Ausbrüchen und es entstanden zwei kleinere Krater, einer
davon war etwa 76 Meter breit. Gleichzeitig bildeten sich im Gipfelbereich viele Risse und
Spalten. Darauf wurde eine Sicherheitszone im Umkreis von rund 25 Kilometern um den Vulkan
errichtet. Die in diesem Gebiet lebenden Menschen wurden evakuiert.
Am 30. März wurden 93 verschiedene kleinere Ausbrüche gemeldet. Nachdem am 3. April
rhythmische Erdstösse die beobachtenden Geologen beunruhigten, rief die Gouverneurin
des Bundesstaates den Ausnahmezustand aus. Einzig der Lodgeverwalter Harry R. Truman
verweigerte sich einer Evakuierung und blieb im Sperrgebiet. Er erregte dadurch kurzzeitig
grosses Medieninteresse, starb allerdings beim Ausbruch.
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Die Erde – ein dynamischer Planet
Die Auswölbung an der Nordflanke
Kurze Zeit später entdeckte ein Team des US Geological Survey (USGS) am Nordhang des
Berges eine Auswölbung, die sich täglich um 1,5 bis 1,8 Meter vergrösserte und beim Ausbruch bis zu 150 Metern dick war. Die Geologen kamen zu der Überzeugung, dass von dieser Auswölbung die größte Gefahr ausgeht.
Am 7. Mai erfolgten weitere Eruptionen und die Auswölbung wuchs weiter an. Bis vor dem
Ausbruch wurden insgesamt etwa 10.000 Erdstösse registriert, deren Epizentren sich auf ein
kleines Gebiet unterhalb der Nordflanke konzentrierten. Die Eruptionen stoppten am 16. Mai,
wodurch das intensive Medieninteresse schnell nachliess.
Zur selben Zeit stiegen jedoch im Berginneren ca 110 Millionen Kubikmeter Magma auf (Die
Fläche von Rothrist 9 Meter hoch). Das ansteigende Magma dehnte die Nordflanke des
Mount St. Helens weiter aus und erhitzte das Grundwasser im Berg.
Die Nordflanke rutscht ab
1.5 Stunden vor dem Ausbruch meldete der Vulkanologe David A. Johnston per Funk, dass
alles so sei, wie die Tage davor. Weder die Geschwindigkeit, mit der die Auswölbung an der
Nordflanke zunahm, noch die Gas-Emissionen oder die Bodentemperaturen zeigten irgendwelche ungewöhnlichen Veränderungen, die auf die grosse Explosion hindeuteten.
Um 8:32 Uhr erfolgte ohne Vorwarnung ein Erdbeben der Stärke 5,1 direkt unterhalb der Nordseite des Berges. Etwa 10 Sekunden nach diesem löste sich die gesamte Nordflanke in einem
der grössten jemals aufgezeichneten Bergrutsche vom Berg ab. Der erste, der mit den Worten
„Vancouver! Vancouver! This is it!“ den Ausbruch vermeldete, war Johnston.
Mit einer Geschwindigkeit von 175 bis 250 Kilometern pro Stunde rutschte das Geröll in den
Spirit Lake. Ein Teil des Erdrutsches traf 9.5 Kilometer auf der anderen Seite des Sees auf einen
350 Meter hohen Felsen. Ein kleiner Teil des Erdrutsches strömte über den Felsgrat hinweg, der
grösste Teil wurde jedoch in ein Flusstal abgelenkt. Dieses wurde auf einer Länge von 21 Kilometern bis zu 180 Meter hoch mit Geröll verschüttet.
Der Bergrutsch verdrängte zeitweise das gesamte Wasser des Spirit Lake und erzeugte 180
Meter hohe Wellen. Als das Wasser wieder in den See zurückströmte, riss es Tausende von
Bäumen mit sich, welche die Explosion gefällt hatte.
Pyroklastische Ströme
Nach dem gewaltigen Bergsturz explodierte das aufgestossene Magma im Berginnern in einer riesigen Aschewolke. Diese dunkelgraue Wolke (pyroklastischer Strom) breitete sich seitlich vom Vulkan mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1080 km/h aus. Möglicherweise durchbrach der pyroklastische Strom kurzzeitig die Schallmauer. Die Wolke bestand aus überhitzten
vulkanischen Gasen, Asche, Lava und pulverisiertem Gestein des Berges.
Der pyroklastische Strom überholte die vor ihm „gestartete“ Gerölllawine und verwüstete ein
fächerförmiges Areal von ca 30 Kilometern. Etwa zehn Kilometer nördlich, wo der Vulkanologe Johnston postiert war, fegte die Explosion den oberen Teil des Erdreichs weg und knickte
zwei Meter dicke Bäume um. Die Leiche des Vulkanologen wurde nie gefunden.
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Der Schaden der Explosion kann grob in drei Zonen eingeteilt werden:
1. Die direkte Explosionszone, etwa 13 km um den
Mount St. Helens. Nahezu alles – natürlich oder
künstlich – in dieser Zone wurde mitgerissen und
zerstört. Aus diesem Grund wird die Zone auch
als „Baumentfernungszone“ (engl: „tree-removal
zone“) bezeichnet.
2. Die kanalisierte Explosionszone, mit Entfernung
von bis zu 30 Kilometern vom Vulkan. Hier ebnete der pyroklastische Strom jedes in seinem Weg
stehende Hindernis. Die Wucht der Druckwelle
wird eindrucksvoll durch grosse Bäume demonstriert, die ähnlich Grashalmen unter einer Sichel
an ihrem Stamm abknickten und exakt parallel
liegen. Diese Zone trägt auch den Namen
„Baumfällungszone“ (engl: „tree-down zone“).
3. Die verbrannte Zone, auch als „Zone der stehenden Toten“ (engl: „standing-dead zone“)
bezeichnet, ist das Randgebiet des betroffenen Areals – ein Bereich, in dem Bäume zwar
nicht mehr durch die Druckwelle umgeworfen, jedoch durch die heissen Gase der Explosion verkohlt wurden.
Dem ersten pyroklastischen Strom folgten am 18. Mai siebzehn weitere Ströme, wobei sie jedoch nicht mehr die Zerstörungsgewalt des ersten erreichten. Das von den pyroklastischen
Strömen abgelagerte Material war noch zwei Wochen später zwischen 300 und 420 Grad
Celsius heiss.
Die Aschesäule
Während die Gerölllawine und der pyroklastische Strom
sich noch immer ausbreiteten, wuchs eine Aschesäule
oberhalb des Vulkans heran, die innerhalb von zehn
Minuten eine Höhe von 19 Kilometern erreichte und für
eine Dauer von zehn Stunden Lava in die Stratosphäre
schleuderte.
Starke Höhenwinde trugen einen Grossteil der Asche mit
einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 100 km/h
über Amerika. Nach etwas über einer Stunde erreichte
der erste Ascheregen Yakima, einen Ort, der 145 Kilometer vom Vulkan entfernt liegt. Insgesamt fielen 10 bis
13 cm Asche auf Yakima nieder und es herrschte zur
Mittagszeit nur noch eine Sichtweite von drei Metern. Ein
Teil der Asche wurde von den Höhenwinden zwei Wochen lang um die ganze Erde getrieben.
Bild: Die Aschesäule nach dem AusBilanz der Katastrophe
bruch.
65 Menschen werden vermisst oder getötet. 1,5 Millionen kleine Säugetiere und Vögel, 100
Bergziegen, 5250 Elche, 15 Berglöwen, 6000 Hirsche, 450000 Fische und 200 Schwarzbären sind
durch den Vulkanausbruch umgekommen. Ein 10 Tonnen schwerer Bulldozer flog 300 m weit
durch die Luft! (Der Bulldozer befand sich 16 km vom Ausbruchsort entfernt.)
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Fragen zum Text:
1. Den Vulkan / Berg Mount St. Helens hat es in der Erdgeschichte bereits mehrere Male gegeben. Der jetzige Berg ist erst ca 2’000 Jahre alt. Kannst du das erklären?
2. Wie hat sich die Vulkaneruption angekündigt? Und warum treten diese Vorboten auf?
3. Wie versuchen die Vulkanologen eine Vulkaneruption vorherzusagen?
4. Erkläre das Wort „Seismograph“, „evakuiert“ und „Epizentrum“
5. Warum entstand eine Auswölbung an der Nordflanke?
6. Warum kam es erst nach dem Erdrutsch zu einer solch gewaltigen Explosion?
7. Erkläre mit Hilfe der englischen Ausdrücke die drei Schadengebiete: „treeremoval-zone“, „tree-down-zone“ und „standing-dead-zone“.
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Aufbau und Entstehung eines Vulkans
Ein Vulkan entsteht, wenn Magma bis an die Oberfläche der Erde aufsteigt. Viele Vulkane
entstehen aufgrund der Plattentektonik. Wenn zwei Erdplatten aufeinander treffen, taucht
eine Platte unter die andere ab (Subduktion). In einer Tiefe ab 100 km schmelzen die Gesteine zu zähflüssigen Magma, das sich in grossen, tropfenförmigen Magmakammern in 2 bis 50
km Tiefe sammelt. Wenn der Druck zu groß wird, steigt das Magma im Erdmantel auf und ein
Vulkan entsteht.
Magmakammer
Schmelzende
Gesteine
Bild: Entstehung eines Vulkans.
Magma, das auf diese Weise an die Erdoberfläche gelangt, wird als Lava bezeichnet. Bei
einem Vulkanausbruch werden aber nicht nur Lava, sondern auch feste oder gasförmige
Stoffe freigesetzt.
Aufgabe:
Suche im Altas Vulkane in Europa und anderen Kontinenten:
Europa
Afrika
Asien
Amerika
Australien
Antarktis
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Aufgabe:
Suche die Vulkane im Atlas und trage die Buchstaben & Nummern in der Weltkarte ein.
A Vesuv (Italien)
Für die Römer kommt der Ausbruch des
Vesuv im Jahre 79 n. Chr. vollkommen
unerwartet, denn der Feuerberg gilt seit
Jahren als erloschen. Bei seinem Ausbruch
stößt der Vulkan riesige Rauchwolken aus.
Drei Städte werden unter einer sieben bis
neun Meter dicken Aschenschicht begraben. Die herabregnende Asche ist glühend
heiß, so dass die meisten Menschen fast
augenblicklich beim Einatmen sterben.
B Ätna (Italien)
Am 11. März des Jahres 1669 ereignet sich
ein dramatischer Ausbruch am Ätna. Angekündigt von einigen Erdbeben öffnet sich
an diesem Tag eine 12 Kilometer lange
Spalte, aus der Lava herausquillt. Die Lavaströme erreichen die Stadt Catania und
zerstören sie. Auch heute noch ist der Ätna
aktiv. Sein letzter größerer Ausbruch fand
1993 statt.
C Mont Pelée (Martinique)
Am 8. Mai 1902 bricht der Mont Pelée aufMartinique aus. Die Bewohner der unterhalb des Vulkans gelegenen Stadt St. Pierre haben keine Chance. Eine Lawine aus
glühend heißer Asche und Gas überrollt die
Hafenstadt - 36.000 Menschen sterben.
Weitere Vulkane:
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D Tambora (Indonesien)
Der Ausbruch des Tambora im Jahr 1815
ist die stärkste Eruption seit Menschen leben. Durch den Ausbruch sterben 10'000
Menschen, weitere ca 50'000 an den Folgen des Ausbruchs, denn die Aschewolke
schleudert so viel Asche in den Himmel,
dass auf der ganzen Nordhalbkugel die
Temperaturen sanken. Er hatte ein "Jahr
ohne Sommer" als Folge und viele Menschen sterben auch in Europa, weil die Ernte ausfällt.
E Krakatau (Indonesien)
Der Ausbruch des Krakatau 1883 gilt als
zweitstärkste Vulkaneruption. Der
Krakatau sprengte sich dabei in einer gewaltigen Explosion selbst in die Luft und
mehr als die Hälfte der gleichnamigen Insel
wird in die Luft gesprengt. Diese Explosion
gilt als das lauteste Geräusch, welches der
Mensch je gehört hat. Durch die Wucht der
Explosion entsteht eine riesige, fast 40
Meter hohe Flutwelle, die die umliegenden
Inseln überflutet. 35'000 Menschen sterben dabei. Von der ehemals großen Vulkaninsel bleiben nur drei kleine Eilande und
ein "Kind des Krakatau" genannter Vulkanschlot erhalten.
Mount St. Helens USA, südlich von Seattle
Mount Katmai / Novarupta Alaska, östlich von Anchorage
Mount Cleveland, Aleuten, Alaska
Popocatepetl Mexiko, bei Mexiko-City
Arenal, Costa Rica
La Soufrière St. Vincent (Karibik)
Cotopaxi Ecuador, südlich Quito
Nevado del Ruiz Kolumbien, westlich von Bogota
Sajama, Bolivien, südwestlich von La Paz
Cerro Hudson, Chile, im Süden
Katla, Island
Fujisan, Japan, Tokio
Kilimanjaro, Afrika, Tansania
Kljutschewskaja Russland, Halbinsel Kamtschatka
Mauna Loa Hawaii, USA
Pinatubo Philippinen, Luzon
Kavachi, Salomonen (Submariner Vulkan)
Ruapehu, Neuseeland, Nordinsel
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