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Lanzarote Information

Vukanismus - Hier geht's heiss her


Vulkanismus und Lanzarote

Lanzarote ist eine Insel vulkanischen Ursprungs. Vor rund 36 Millionen Jahren begannen wiederholte unterseeische Vulkanausbrüche den Sockel der Insel zu bilden. Diese Eruptionen entstanden durch Kontinentaldrift und Vulkanismus. Vor 15,5 Millionen Jahren wuchs Lanzarote über die Meeresoberfläche hinaus.

Die Oberfläche Lanzarotes ist durch vier vulkanische Hauptphasen entstanden. 

  • Phase 1: Hier entstanden das Famara-Gebirgsmassiv im Norden, der zweithöchste Gebirgszug Los Ajaches, der östliche Teil der Rubicón-Ebene, so wie einzelne Vulkane bei Tías im Südosten. Diese Eruptionsphase fand vor 15,5 bis 3,8 Millionen Jahren statt, unterbrochen durch Zeiten, die von Erosion geprägt waren.
  • Phase 2: Hier entstanden der westliche Teil der Rubicón-Ebene mit dem Montaña Roja, einige Vulkane im Inselinneren, so wie der Montaña de Guanapay bei Teguise und der Atalaya bei Haría im Norden. Diese eruptive Phase dauerte von etwa vor 2,7 bis vor 1,3 Millionen Jahren an.
  • Phase 3: Hier gab es bis zu 100 Eruptionszentren, die sich vor etwa 730.000 bis 240.000 Jahren über die ganze Insel verteilt haben.
  • Phase 4: Hier wird unterschieden: Die erste Eruptionsphase ließ vor gut 3.000 Jahren im Nordosten Lanzarotes das 30 Quadratkilometer große Malpaís de la Corona und damit auch die bekannte Cueva de los Verdes entstehen. Die zweite Eruptionsphase ereignete sich von 1730 bis 1736 und 1824, wobei über 23% der Fläche Lanzarotes mit etwa 3 bis 5 km³ neuer Lava aus etwa 30 neuen Vulkanen bedeckt wurden. Diese Größenordnung ist hinsichtlich Dauer, ausgespiener Lavamengen und Zusammensetzung der Laven (das Olivin-Mineral konnte entstehen) weltweit einzigartig. 
  • Heute erstreckt sich auf einem Großteil dieses Gebietes der Timanfaya-Nationalpark.

Vulkanismus

Unter Vulkanismus versteht man alle geologischen Vorgänge und Erscheinungen, die mit dem Aufsteigen von Magma aus dem Erdmantel bis zur Erdoberfläche verbunden sind. In der Regel ist Vulkanismus an tektonisch aktive Regionen gebunden, wie Subduktionszonen oder Mittelozeanische Rücken - es treten aber auch Magmen aus größerer Tiefe an atektonischen stationären Hot Spots (Hawaii) aus.
Unter Veränderungen der chemischen Zusammensetzung (z. B. Wassergehalt) und des Druckes (Druckentlastung) kommt es zur partiellen Aufschmelzung des Gesteins (Magma). Das flüssige Material sammelt sich dabei in sogenannten Magmakammer an. Aus dieser werden die an der Oberfläche befindlichen Vulkane durch schmale Aufstiegswege gespeist. Vulkanismus umfasst alle Austrittsformen des Materials als feste (Bombe, Lapilli, Bimsstein, Aschen), flüssige (Lava, Geysir) oder gasförmige (vulkanisches Gas) Stoffe. Nicht selten treten Mischformen der eruptiven Begleiterscheinungen auf.
Vulkane gehören zu den imposantesten Erscheinungsformen geologischer und geodynamischer Prozesse, nicht nur auf der Erde, sondern auch auf anderen Planeten und ihren Monden unseres Sonnensystems. 
Der Vulkanismus hat Anteil an den folgenschwersten Naturkatastrophen der Erde. Ihm sind viele der gewaltigen Umwälzungen in der Erdgeschichte zuzuschreiben, nicht zuletzt durch seinen erheblichen Einfluss auf die regionale und globale Klimaentwicklung mit den daraus resultierenden Folgen. Vulkanische Katastrophen können die menschliche Bevölkerung direkt und indirekt betreffen, durch Zerstörungen nahe eines aktiven Vulkans, oder aber durch globale klimatische Veränderungen und Aschenfall. Zugleich stellen die Produkte des Vulkanismus allerdings die Lebensgrundlage weiter Bevölkerungsteile dar, durch ertragreiche vulkanische Böden, Baumaterial, geothermischer Energie und Tourismus. Rund ein Zehntel der Erdbevölkerung lebt im direkten Einflussbereich aktiver Vulkane. Vulkanobservatorien beobachten, registrieren und analysieren die Tätigkeit aktiver Vulkane, um Vorhersagen und Warnungen aussprechen zu können.

Vulkanobservatorien

Ein Vulkanobservatorium ist im Regelfall eine staatliche Einrichtung zur Beobachtung und Erforschung aktiver vulkanischer Phänomene. Zu den Hauptaufgaben zählen die Erfassung, Katalogisierung und Auswertung von Beobachtungsdaten ("Monitoring"-Daten), die Erstellung von Gefährdungs- und Risikoanalysen und -Karten, die Beratung entscheidungstragender Stellen (Zivilschutz, Katastropheneinsatzkräfte), die Öffentlichkeitsarbeit, sowie wissenschaftliche Analysen und Publikationen. Dieser Aufgabenkatalog hat regional und national oft eine unterschiedliche Prioritäten. 
Das älteste Vulkanobservatorium ist das 1854 gegründete Osservatorio Vesuviano in Neapel (Italien). Katastrophale Vulkanausbrüche haben historisch immer einen hohen Stellenwert zur Gründung neuer Observatorien gehabt: der Ausbruch des Peleé auf der Karibikinsel Martinique führte zur Gründung des weltweit zweiten Vulkanobservatoriums, dem 'Observatoire Volcanologique de la Montagne Pelée', und trug in langer Hinsicht zur Gründung des 'Hawaiian Volcano Observatory' bei. Der Ausbruch des St. Helens Vulkans führte zur Gründung des 'Cascades Volcano Observatory' (CVO). Die drei Observatorien mit den meisten Vulkanen in ihrer "Patientenkartei" sind das 'Alaskan Volcano Observatory' (AVO, USA), das 'Southern Andes Volcano Observatory' (OVDAS, Chile), und die 'Seismic Research Unit' (SRU, Trinidad und Tobago). 
Einige wichtige Instrumente der Vulkanbeobachtung sind Seismographen, Tiltmeter, GPS, Radarinterferometrie, Temperaturmessungen, Gaschemische Analysen, Bohrlochmessungen sowie Geologische Feldbeobachtung.
Vulkanbeobachtung ist im digitalen Zeitalter bedingt auch virtuell möglich, sowohl durch satellitengestützte Fernerkundung und drahtloser Datenübertragung von Messinstrumenten, als auch durch internetbasierten Datenabgleich - dies führt im Katastrophenfall zu mehr lebenswichtiger Effizienz. 
Internationale Bemühungen sind im Gange, einen schnellen und harmonisierten staatenübergreifenden Datenaustausch zu ermöglichen.


  YasurVolcanoSchwefelablagerungenSeismometerSt. Helens
  Yasur im Südpazifik             Vulkanausbruck                          Schwefelablagerungen               Seismometer                         St. Helens vor dem Ausbruch 

Magma

Magma (griechisch: „geknetete Masse“) heißt die Masse aus Gesteinsschmelze, die in Teilen des oberen Erdmantels und der tieferen Erdkruste vorkommt. Die Fließfähigkeit des Magmas ist die Ursache des Vulkanismus und hat eine große Bedeutung für die Gesteinsbildung, da sich aus erstarrendem Magma Gesteine, Tiefengesteine, bilden.
Bei diesen unterscheidet man Plutonite, wenn das Magma im Erdinneren langsam abkühlt und daher Kristalle bilden kann, und Vulkanite, wenn das Magma beim Austritt an die Erdoberfläche (zum Beispiel als Lava oder in Form von Pyroklasten) schnell abkühlt. Zu den Plutoniten zählt zum Beispiel der Granit, zu den Vulkaniten der Basalt.

Eigenschaften 

Je nach Zusammensetzung und Druckverhältnissen beträgt die Temperatur von Magma zwischen 700°C und 1250°C. Magmen sind in der Regel silikatische Gesteinsschmelzen, das heißt, sie bestehen zu großen Teilen (40-75%) aus SiO2. Magmen werden grob nach ihrer Mg- und Fe-Konzentration und dem Silikatgehalt unterschieden.  
Die häufig verwendete Einteilung in saure und basische Magmen stammt von dem Begriff Kieselsäure, der oft verallgemeinernd für SiO2 verwendet wird. Da der Säure-Base-Begriff jedoch in der Chemie genau definiert und im Zusammenhang mit Magmen missverständlich ist, wird er durch felsisch (reich an Feldspat und Quarz, hell) und mafisch (reich an Magnesium und Ferrum, dunkel) ersetzt.

Entstehung 

Die Entstehung von Magma ist ein erst teilweise verstandener Prozess. Es ist bekannt, dass der Erdmantel bis zur Grenze des Erdkerns in mehreren tausend Kilometern weitgehend fest ist. Das Vorkommen flüssiger Schmelzen ist nur unter besonderen Bedingungen erklärbar, unter denen es zu partiellen Gesteinsschmelzen kommt. Das Magma sammelt sich in Magmakammern, da das leichtere Magma durch das schwerere Umgebungsgestein nach oben steigt, dort Hohlräume auffüllt und durch Aufschmelzen erweitert. Diese Vorgänge spielen sich in Zeiträumen von einigen zehntausend bis zu mehreren hunderttausend Jahren ab. 
Die Kristallisation von Magma ist ebenfalls ein komplexer Prozess, bei dem neben der Zusammensetzung der Ausgangsschmelze die Druckverhältnisse, der Wassergehalt und das Umgebungsgestein eine Rolle spielen. Dabei kommt es durch magmatische Differentation und fraktionierte Kristallisation zur Bildung unterschiedlicher Gesteine.

Magma entsteht in geologisch besonders aktiven Bereichen:

  • Mittelozeanische Rücken
  • Subduktionszonen 
  • Manteldiapire

Mittelozeanische Rücken und Subduktionszonen sind Phänomene der Plattentektonik und kennzeichnen auseinanderdriftende oder zusammenstoßende Lithosphärenplatten. An den Mittelozeanische Rücken werden die Platten auseinandergerissen und es entstehen Gräben und Spalten, in die Schmelzen aus dem oberen Mantel aufsteigen, meist in der Form basaltischer Laven. In Subduktionszonen wird Material der Lithosphäre durch die abtauchende Platte in die heißen Zonen des Erdinneren befördert, wo es aufschmilzt und Magmakörper bildet. Manteldiapire oder Plumes sind schmale Säulen aufgeschmolzenen Materials, deren Wurzeln in großen Tiefen des Erdmantels liegen. Diese Diapire oder Hot Spots treten auch weit entfernt von Plattengrenzen auf und führen dann häufig zur Entstehung von Intraplattenvulkanen.


Magmadichte und Erdanziehungskraft 

Je kühler und damit dichter das Magma ist, umso höher ist die Erdanziehungskraft an den endsprechenden Stellen. Entsprechend nimmt die Anziehungskraft ab, wenn das Magma eine geringere Dichte aufweist. Die unterschiedliche Dichte des Magmas beeinflusst durch ihren Einfluss auf die Stärke der Erdanziehungskraft auch die Höhe des Meeresspiegels.

Hot-Spot (Geologie)

Als Hotspots (engl.: heiße Flecken) werden Zentren vulkanischer Aktivität bezeichnet, die nicht direkt durch plattentektonische Prozesse verursacht werden, daher nicht an Plattenränder gebunden sind. Sie entstehen durch thermische Anomalien im (tieferen) Erdmantel und treten oftmals innerhalb von Lithosphärenplatten auf. Der Hotspot-Vulkanismus unterscheidet sich demnach von der vulkanischen Aktivität an Plattengrenzen, die mit plattentektonischen Vorgängen wie Ozeanbodenspreizung und Subduktion einhergeht. 

Geologische Struktur

Der Erdmantel unterhalb eines Hotspots ist besonders heiß, da dort Mantelmaterial aus größerer Tiefe aufsteigt. Die etwa 150 km breiten Zonen des Aufstiegs werden auch als Manteldiapire ("mantle plumes") bezeichnet. Die höheren Temperaturen bedingen im oberen Mantel eine erhöhte Aufschmelzung. Die Schmelzen können aufgrund ihrer geringen Dichte bis an die Oberfläche aufsteigen und verursachen dort einen zumeist basaltischen Vulkanismus.  
Da die Lithosphärenplatten stetig über den in der Regel ortskonstanten Manteldiapir hinweg gleiten, schweißt sich das heiße Mantelmaterial durch die Platte durch und bildet nach und nach mehrere Vulkangebäude, die jeweils solange mit Schmelze versorgt werden, wie sie oberhalb der Mantelanonmalie liegen. Auf diese Weise bilden sich Vulkanketten wie die Hawaii-Inseln. Zu beachten ist dabei, dass die Krustendicke unter dem Meer 6 km beträgt, während sie unter Kontinenten ungefähr 30 km mächtig ist. Kontinentale Kruste ist daher schwerer zu durchdringen, so dass die meisten Hotspots in ozeanischen Gebieten zu beobachten sind.

Hotspots und Erdgeschichte  

Hotspots sind eine Datenquelle für die Paläogeographie: Aus dem "Wandern" der Hotspots kann man Richtung und Geschwindigkeit der Plattenbewegungen rekonstruieren (bei Hawaii zur Zeit ca. 8,5 cm/Jahr) und das Alter der durch ihn entstandenen Vulkaninseln errechnen. So wird die Biegung im Verlauf der Hawaii-Imperator-Inseln meist dadurch erklärt, dass sich die Richtung der Rotation (und die Lage der Rotationsachse) der Pazifischen Platte im Verlauf des Tertiärs geändert hat. Die Pazifische Platte bewegt sich derzeit um etwa 5 Zentimeter pro Jahr.


Bekannte Hotspots 

Da die Identifikation kleinerer Plumes sehr schwierig ist, bleibt die genaue Anzahl unklar. In der Fachliteratur wurden Kataloge der weltweit beobachteten Hotspots in unterschiedlicher Zahl veröffentlicht. Etwa 50 davon konnten bislang durch seismologische Untersuchungen als Mantelplumes eindeutig verifiziert bzw. als sehr wahrscheinliche Kandidaten eingestuft werden. Die bekanntesten Beispiele für Hotspot-Vulkanismus sind neben den Hawaii-Inseln, die Eifel in Deutschland, die Galápagos Inseln, Island und die Kanarischen Inseln, Madeira und die Azoren.

Lava

Lava (ital. "Regenbach") ist die Bezeichnung für eruptiertes Magma, das an die Erdoberfläche ausgetreten ist. Lava ist ein vulkanisches Förderprodukt und gehört zur Gruppe der Vulkanite. Andere vulkanische Förderprodukte sind die Pyroklastika und die gasförmigen und damit flüchtigen Volatilbestandteile (Kohlenstoffdioxid, Wasser, Schwefeldioxid, Ammonium, Edelgase), die das Magma durch Druckentlastung verloren hat. Magmen treten vergleichsweise selten direkt an die Oberfläche aus, da dazu erhebliche Kräfte erforderlich sind. Häufiger sind so genannte Intrusionen, bei denen Magma in der Erdkruste erstarrt

Zusammensetzung 

Laven sind Silikatschmelzen mit einem Gewichtsanteil von 45 %-70 % SiO2. Man unterscheidet zwischen rhyolithischer Lava (SiO2-Gehalt > 65 %) und basaltischer Lava (SiO2-Gehalt < 52 %). Dazwischen finden sich die andesitischen Laven (SiO2-Gehalt zwischen 52 % und 65 %). Beim Aufstieg des Magmas finden verschiedene Prozesse statt, die Einfluss auf die Zusammensetzung der austretenden Lava haben (Magmatische Differentiation), so dass diese von der des primären Magmas abweichen kann. Da Lava beim Austritt an die Oberfläche schnell abkühlt, ist ihr Gefüge in der Regel feinkörnig oder glasig. Durch den Austritt von Gasen durch die Druckentlastung beim Aufstieg können sich in der Lava kleinere oder größere Blasen bilden. Die Temperatur von Lava beträgt beim Austritt zwischen 800 °C (rhyolithische Lava) und 1200 °C (basaltische Lava). Erstarrte Lava bildet magmatisches Gestein.

Erscheinungsformen 

Abhängig von den Bedingungen beim Aufstieg und der Abkühlung bildet Lava unterschiedliche Erscheinungsformen, die ganz entscheidend von der Viskosität der Lava abhängen. Die bekanntesten Formen sind:


Pahoehoe-Lava 

Pahoehoe-Lava ist eine dünnflüssige Lava (= geringe Viskosität), die als Lavastrom hangabwärts fließt. Sie bildet glasige Oberflächen. Erscheinungsformen von Pahoehoe-Lava sind Stricklava, Fladenlava oder Schollenlava.

Aa-Lava 

Aa-Lava - auch Blocklava - ist eine zähflüssige Lava, die zu scharfkantigen Brocken und Klumpen erstarrt. Ein Lavastrom kann in seinem oberen Teil aus Pahoehoe-Lava bestehen, während in seinem unteren Teil Aa-Lava dominiert (aufgrund der steigenden Viskosität durch Abkühlung und Ausgasung).


Flutbasalte 

Flutbasalte entstehen aus extrem dünnflüssiger Lava, die in ebenem Gelände geringmächtige Decken bildet. In Einzelfällen reichen die Fördermengen aber auch aus, um mächtige Tafeln zu erzeugen wie z. B. das große Columbia-Plateau in Oregon und Washington oder das Dekkan-Plateau in Indien.

Pillow- oder Kissenlava 

Pillow- oder Kissenlava besteht aus Anhäufungen von im Querschnitt runden oder elliptischen, schlauchartigen Strukturen von ca. 1 m Durchmesser oder mehr. Sie entsteht bei der sehr schnellen Abkühlung von Lava im Wasser. Durch Hebung von Gesteinskörpern, die ursprünglich unter der Meeresoberfläche lagen, können Pillow-Laven auch auf dem Festland gefunden werden.

Brotkrustenbombe 

Brotkrustenbomben bestehen aus Lava, die noch während des Austritts in der Flugphase erkaltet und die Form von Brotlaiben annimmt.

Lava-Seen 

Eine besondere Erscheinung sind Lava-Seen. Diese entstehen meist bei länger andauernden Ausbrüchen von Vulkanen, indem sich zum Beispiel Krater mit Lava füllen. Lava-Seen können Tiefen von bis zu 100 Meter haben. Die Lava kühlt in einem solchen See langsam ab (über mehrere hundert Tage) und bietet dadurch die Möglichkeit, die Erstarrungsprozesse von Lava zu untersuchen.

Lavahöhlen und Lavagräben 

Beim Abkühlen von Lavaströmen können große Hohlräume dadurch entstehen, dass die erkaltete Oberfläche bereits erstarrt, während im Inneren des Lavastromes die flüssige Lava noch weiter abfließen kann. Die Hohlräume können auch zusammenstürzen und es entstehen Lavagräben. 


Lavadome 

Ist die Lava beim Austritt bereits so zäh, dass sie nicht abfließen kann, so entsteht ein Lavadom.



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