Vulkane, Erdbeben und Plattentektonik: Eine Einführung

Was sind Vulkane?

Ein Vulkan ist jeder Riss in der Erdoberfläche, durch den glühende Materie aus dem Erdinneren austritt. Bekannte Vulkane sind zum Beispiel der Teide (Spanien), der Vesuv (Italien) und der Parinacota (Chile). Einige Vulkane bilden kegelförmige Berge, während andere in der Tiefsee entstehen und als Spalten geformt sind.

Warum Gesteine schmelzen

In etwa 100 km Tiefe erreicht die Temperatur ca. 1300 °C. Trotz dieser hohen Temperaturen im Inneren der Erdkruste und des Mantels sind die Gesteine normalerweise in einem festen Zustand. Das Schmelzen von Gestein wird begünstigt durch:

• Temperatur: In bestimmten Bereichen ist sie höher als der Durchschnitt.
• Druck: Wenn der Druck sinkt, schmilzt das Gestein.
• Wasseranteil: Die Anwesenheit von Wasser erleichtert das Schmelzen von Gestein.

Der Ablauf einer Eruption

Zusammen mit dem flüssigen Anteil enthält das Magma feste Materialien, die noch nicht geschmolzen oder bereits wieder erstarrt sind. Magma entsteht in großen Tiefen. Auf seinem Weg an die Oberfläche sammelt es sich in einer Magmakammer. Wenn diese Kammer gefüllt ist, kommt es zum Ausbruch, weil:

• Erhöhter Druck: Die Wände der Magmakammer durchbrechen und sich ausdehnen.
• Gasaustritt: Gase entweichen und reißen den Rest des Magmas mit nach oben.

Vulkanische Produkte

Die Materialien, die von Vulkane ausgeworfen werden, unterteilen sich in:

• Gase: Dies ist das erste Material, das nach draußen gelangt. Es besteht aus Wasserdampf (aus Grundwasser und Eis), CO₂ und Schwefeldioxid.
• Laven: Geschmolzenes Material aus dem Mund des Vulkans, das Ströme bildet, die auch als Effusionen bezeichnet werden.
• Pyroklasten: Feste Materialien, die zusammen mit Gasen ausgestoßen werden. Je nach Form und Größe werden sie wie folgt klassifiziert:
  • Asche: Kleiner als 2 mm.
  • Lapilli: Pyroklasten zwischen 2 und 64 mm.
  • Blöcke: Größer als 64 mm und unregelmäßig geformt. Wenn sie abgerundet sind, nennt man sie Bomben.

Kontinente auf Wanderschaft

Es gibt sieben große Lithosphärenplatten und ein Dutzend kleinerer Platten dazwischen. Die Bewegungen dieser lithosphärischen Platten erzeugen Erdbeben. Die Kontinente sind Teil dieser Platten und bewegen sich mit ihnen. So wurde nachgewiesen, dass sich der europäische Kontinent jährlich um 2 cm von Nordamerika entfernt, während sich Afrika und Südamerika um 3 cm pro Jahr voneinander distanzieren.

Bewegung der Lithosphärenplatten

Ein Vulkanausbruch zeigt uns, dass im Erdinneren hohe Temperaturen zwischen 1000 und 3500 °C herrschen. Durch den Druck der darüber liegenden Materialien sind die Gesteine zwar fest, unter diesen Bedingungen aber duktil (verformbar). Die Materialien des Mantels unterliegen zyklischen Bewegungen, den sogenannten Konvektionsströmen.

Erdbeben

Ein Erdbeben (auch Seismos genannt) ist eine Bodenvibration, die durch eine plötzliche Freisetzung von Energie entsteht, wenn große Gesteinsmassen brechen. Diese Risse werden als Verwerfungen bezeichnet. Der Ort, an dem das Erdbeben entsteht, wird Fokus oder Hypozentrum genannt. Vom Hypozentrum aus breiten sich seismische Wellen in alle Richtungen aus. Die seismische Quelle kann in einer Tiefe von bis zu 700 km liegen. Der Punkt an der Erdoberfläche, der dem Hypozentrum am nächsten liegt, wird Epizentrum genannt. Ein Beben kann zwischen 20 und 60 Sekunden dauern, wobei auf das eigentliche Erdbeben kleinere Nachbeben (Repliken) folgen können, die teilweise Minuten anhalten. Geräte, die Erdbeben erfassen und messen, heißen Seismographen. Die Aufzeichnungen werden als Seismogramme bezeichnet.

Ausmaß und Intensität von Erdbeben

• Magnitude eines Erdbebens: Die Menge der freigesetzten Energie. Sie wird auf der Richter-Skala gemessen, bei der jede Stufe etwa der 33-fachen Energie der vorherigen Stufe entspricht.
• Intensität des Erdbebens: Das Maß der Auswirkungen auf Menschen, Gebäude und das Gelände. Die Intensität wurde früher mit der Mercalli-Skala gemessen; eine aktualisierte Version ist die moderne MSK-Skala.

Jedes Erdbeben hat eine feste Magnitude, während die Intensität abnimmt, je weiter man sich vom Epizentrum entfernt.

Tsunamis

Der Begriff Tsunami ist japanischen Ursprungs und bedeutet „Hafenwelle“. Er beschreibt gewaltige Wellen, die durch das plötzliche Ansteigen großer Wassermassen ausgelöst werden. Die meisten Tsunamis entstehen durch Erdbeben unter dem Meeresspiegel, Vulkanausbrüche, Erdrutsche oder gelegentlich durch Meteoriteneinschläge. Minuten vor der Ankunft der großen Welle zieht sich das Meer oft zurück, was für viele Menschen zur tödlichen Falle wird. Ein Tsunami kann eine Höhe von 30 Metern erreichen und aufgrund des enormen Wasservolumens mehrere Kilometer weit ins Landesinnere eindringen.

Die Theorie der Plattentektonik

Die Theorie der Plattentektonik erklärt, warum Kontinente driften und warum Vulkane und Erdbeben in bestimmten Gebieten gehäuft auftreten. Die Grundideen sind:

• Die Lithosphäre ist in Platten unterteilt.
• Im Erdinneren herrschen hohe Temperaturen, die das Material in Bewegung versetzen (Konvektionsströme).
• Diese Konvektionsströme im Mantel bewegen die Lithosphärenplatten.
• Die Plattenbewegungen verursachen die Trennung und Vereinigung von Kontinenten sowie die Entstehung großer Gebirge wie dem Himalaya, den Anden und den Pyrenäen.