Vulkanismus, Erdbeben und Küstendynamik

TOP 6: Vulkane und Seismik

Vulkanismus

Vulkane treten in drei verschiedenen tektonischen Umgebungen auf:

• Konvergente Plattengrenzen: 80 % der aktiven Vulkane befinden sich in diesen Gebieten. Die erzeugten Magmen sind in der Regel sehr zähflüssig, schließen die gelösten Gase ein und erreichen in der Magmakammer einen sehr hohen Druck, der bei einem explosiven Ausbruch freigesetzt wird.
  • Die Stratovulkane: Dies sind Ansammlungen von Materialien, die auf aufeinanderfolgenden Ausbrüchen von Asche und Lava in wechselnden Schichten basieren und hohe Gebäude erzeugen. In einigen Fällen sind die Explosionen so groß, dass sie die Spitze des Kegels entfernen und einen zentralen Hohlraum bilden, der Caldera genannt wird.
• Divergente Plattengrenzen: Oder Rift-Vulkane. Es entstehen Magmen mit niedriger Viskosität, die zu wenig explosiven und effusiven Ausbrüchen führen, die hauptsächlich aus dem Erdinneren stammen. Sie bestehen aus Magma mit niedriger Viskosität.
• Intraplatten-Vulkane: Hot-Spot-Vulkane, die durch den Aufstieg von geschmolzenem Material aus dem Erdinneren verursacht werden. Sie bestehen aus Magma mit niedriger Viskosität.

Klassifizierung von Vulkanen (vom kleinsten zum größten Sprengstoff)

• Isländisch
• Hawaiianisch
• Strombolianisch
• Vulkanisch
• Vesuvianisch
• Plinianisch

Vulkanische Prozesse und Risikofaktoren

• Eruptionen, Magmen mit niedriger Viskosität: Das Gas entweicht leicht in die Atmosphäre. Die Verstopfung des Austrittskanals wird durch rhythmische Explosionen mit geringer Energie gelöst, die die Ausbreitung von Pyroklasten in einem kleinen Gebiet verursachen. Die Gefahr ist mit dem Einsturz von Pyroklasten und Lavaströmen verbunden.
• Magma-Eruptionen mit hoher Viskosität: Der Vulkanschlot ist in der Regel verschlossen. Wenn die Gase freigesetzt werden, brechen sie so heftig aus, dass der Vulkan zerbricht und Lawinen verursacht, die hohe Geschwindigkeiten erreichen können und eine totale Zerstörung des betroffenen Gebiets verursachen.
• Pyroklastischer Regen: Dieser Fallout kann zu Problemen in Ballungsgebieten (eingestürzte Decken, eingeschränkte Sicht), in der Landwirtschaft (Zerstörung der Vegetation) und bei Tieren (Kontamination von Weiden) führen.
• Pyroklastische Auswürfe: Oder Glutwolken. Sie sind die verheerendsten Prozesse bei Vulkanausbrüchen. Ihre hohen Temperaturen und ihre hohe Mobilität verleihen ihnen eine enorme Letalität, da sie alles zerstören und verbrennen, was sich ihnen in den Weg stellt.
• Lavaströme: Die Lavaströme sind immer auf die Talsohlen beschränkt und ihr Verlauf ist leicht vorhersehbar.
• Schlammströme oder Lahare: Ein Lahar ist eine zuckende Masse aus Felsen und Schlamm, die durch Wasser an den Hängen des Vulkans verursacht wird. Die Ströme sind sehr mobil und können große Mengen an Material über weite Strecken transportieren. Es gibt Zeiten, in denen Vulkane, die sich in großer Höhe befinden, von Eiskappen bedeckt sind, die sich im Falle eines Ausbruchs schnell verflüssigen und verheerende Schlammlawinen auslösen.
• Giftige vulkanische Gase: Einige Gase, die bei Vulkanausbrüchen freigesetzt werden, können für Pflanzen und Tiere gefährlich oder giftig sein. Diese Gase sammeln sich in strukturschwachen Gebieten an, die als Todeszonen bezeichnet werden.
• Tsunami: Große, mit vulkanischen Erdbeben verbundene Flügel, die durch Vulkanausbrüche oder durch die Verdrängung von Wasser bei explosiven Eruptionen erzeugt werden.

Vorhersage und Verhütung von Vulkanen

Um Vorhersagen zu treffen, sollten die Phänomene beobachtet werden, die einem Vulkanausbruch vorausgehen, da dieser kein spontanes Phänomen ist. Die häufigsten Vorläuferphänomene sind:

• Erdbeben: Das aufsteigende Magma verursacht viele kleine Erdbeben, die sich häufen, je näher der Zeitpunkt des Ausbruchs rückt. Diese werden mit Seismographen untersucht und erkannt.
• Verformung der Erde: Diese Bewegungen werden mit Entfernungsmessern kontrolliert.
• Emission von Gasen: Vor den Eruptionen gibt es Veränderungen in der Art und Menge der abgegebenen Gase.
• Temperaturanomalien: Erhöhte Temperaturen in heißen Quellen, Brunnen und Grundwasser werden festgestellt.
• Tierverhalten: Der Instinkt bewahrt sie vor vielen Katastrophen.
• Oberflächentemperatur: Durch künstliche Satelliten.
• Magnetische Anomalien: Vor dem Ausbruch werden Veränderungen im lokalen Magnetfeld festgestellt.
• Elektrizität: Der Aufstieg von heißem Magma verändert den spezifischen Widerstand der Gesteine in den Zonen.
• Gravitationsanomalien.

Erdbeben

Ein Erdbeben ist eine plötzliche Bewegung oder Erschütterung des Untergrunds, die durch eine abrupte Verschiebung von Gesteinsmassen verursacht wird, in der Regel in einer Tiefe von 15-30 m. Diese Bewegungen treten als Reaktion auf tektonische Kräfte auf. Gesteine sammeln Spannungen an, bis sie die Festigkeit der Gesteine übersteigen und Brüche verursachen, die als Verwerfungen bezeichnet werden und nur von der Konzentration oder dem Hypozentrum ausgehen. Während des Bruchs reiben die Ränder der Verwerfung aneinander und erzeugen Energie, die durch seismische Wellen abgestrahlt wird. Die meisten Erdbeben treten an den aktiven Rändern der Platten auf (2/3 befinden sich im Pazifischen Feuerring) und einige treten innerhalb der Platten auf.

Arten von Wellen

• P-Wellen (Primärwellen): Longitudinalwellen, die sich mit hoher Geschwindigkeit ausbreiten (5-8 km/s).
• S-Wellen (Sekundärwellen): Schwingen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Sie bewegen sich mit geringeren Geschwindigkeiten (ca. 3 km/s).
• Rayleigh- und Love-Wellen: Oberflächenwellen, langsamer und verursachen größere Schäden.

P-Wellen sind die ersten, die ein Gebäude zum Schwingen bringen, und die S-Wellen treffen später ein und verursachen Schwingungen von einer Seite zur anderen. Die S-Wellen sind zerstörerischer, da Gebäude so konstruiert sind, dass sie vertikalen Kräften standhalten, aber nicht horizontalen.

Die Dämpfer werden in Bezug auf die Geschwindigkeit und Dynamik der Erde ausgedrückt (Bodenbeschleunigung). Die Bodenbeschleunigung gibt den Wert an, mit dem sich der Boden horizontal und vertikal bewegt und die Auswirkungen eines Erdbebens verursacht.

Erdbeben werden nach ihrer Magnitude und Intensität beschrieben. Die Magnitude misst die Energie, die bei einem Erdbeben freigesetzt wird. Sie wird mit der Richter-Skala gemessen, wobei ein Erdbeben mit katastrophalem Ausmaß größer als 5,5 sein sollte. Die Intensität misst die Schäden, die durch ein Erdbeben an einem bestimmten Ort verursacht werden. Die Intensität ist subjektiv und wird nicht objektiv bestimmt, sondern durch Beobachtung der Schäden, die ein Erdbeben an menschlichen Bauwerken verursacht.

Auswirkungen im Zusammenhang mit Erdbeben

• Auftreten von Oberflächenbrüchen als Folge der Bewegung von Verwerfungen
• Entstehung von topographischen Böschungen und Senkungen
• Erdrutsche, Steinschläge und Lawinen
• Bodenverflüssigung
• Veränderungen des Grundwasserspiegels
• Tsunamis, Überschwemmungen und Brände

Wichtigste warnende Ereignisse

• Verringerung der Geschwindigkeit von seismischen Wellen Monate vor dem Erdbeben
• Verformung des Untergrunds
• Veränderungen in der Zusammensetzung von Quellwasser
• Entstehung von Mikrosekundenserien vor dem Haupterdbeben
• Veränderungen im Gezeitenregime
• Veränderungen im elektrischen Widerstand und in der magnetischen Suszeptibilität von Materialien in der Umgebung
• Auftreten von Leuchterscheinungen
• Anomalien im Verhalten bestimmter Tiere

Seismische Vorschriften

Diese Vorschriften umfassen in erster Linie:

• Abgrenzung des Gebiets mit den Merkmalen des maximalen Erdbebens
• Methoden zur Berechnung der Statik und Dynamik
• Empfehlungen zu Gebäudetypen und Verstärkungen

Erdbeben in Spanien

• Ferner Osten-Nordosten: Golf von Cádiz, Straße von Gibraltar. Kollisionszone zwischen Afrika und der Iberischen Platte.
• Pyrenäen-Nahtzone mit den eurasischen und iberischen Anschlussplatten.
• Kanarische Inseln: Die Wirkung von Vulkaninseln.

Erosion und Hangentwicklung

Erosion

Erosion ist ein natürlicher Vorgang, der Teil des geomorphologischen Zyklus ist und mit der evolutionären Dynamik der Erdoberfläche zusammenhängt. Der Prozess der Wassererosion beginnt mit dem Aufprall des Regens auf die Erde. Dieses Wasser entfernt die feineren Bodenpartikel. Dann kommt es zu einer Rillenerosion in Bereichen, in denen das Wasser abläuft. Wenn die Wassermenge in den Rillen zunimmt, werden diese noch tiefer.

Entwicklung der Hänge

Jede natürliche schräge Oberfläche wird von der Schwerkraft beeinflusst und kann durch absteigende Massenbewegungen verändert werden. Erdrutsche sind alle Prozesse, die von der Schwerkraft beeinflusst werden und den Transport von Gestein, Regolith oder Boden am Hang verursachen. Jeder Zug der Rodelbahn gilt als Erdrutsch.

Stabilität und Instabilität

Bei der Auslösung von Erdrutschen wirken verschiedene externe und interne Faktoren sowie bestimmte kritische Werte, die das Auftreten des Prozesses begünstigen:

• Externe Faktoren erhöhen die destabilisierenden Kräfte, ohne dass Maßnahmen zur Mobilisierung des Erdungswiderstands, Vibrationen, Klimaveränderungen usw. ergriffen werden.
• Interne Faktoren: Verringerung der Widerstandskräfte aufgrund von Veränderungen, die spezifisch für die Verwitterung von Bodenmaterial sind, das Material fällt progressiv ab.

Bodenstabilität

• Bindiger Boden: Ton und Limonit kompakt. Wenn die Dicke groß ist, kann es zu Rutschungen kommen.

Erdrutsche

Es gibt verschiedene Klassifizierungen für Erdrutsche. Die häufigsten Kriterien sind:

• Form, Größe und Art der bewegten Körpermasse.
• Geschwindigkeit, Form und Bewegungspfad.
• Schäden.
• Arten und Teile der Bewegung.
• Andere.

Prozesse an den Küsten

Küstenprozesse

Prozesse, die alle Wechselwirkungen zwischen der Wassermasse und dem Land (Küstengebiete) betreffen. Die Umwelt der Küstenregion ist sehr komplex, aber die Maßnahmen, die sie bewegen, sind ziemlich homogen.

Küstendynamik

Die Materialien, die sich im Küstenstreifen befinden, werden durch die Aufarbeitung des Bandes ständig ersetzt. Die zuständigen Maßnahmen für diese Aktionen sind die Wellen, Gezeiten und Strömungen der Küste. Diese Maßnahmen betreffen auch die Küste selbst, die durch die Einwirkung der Küste ständig verändert wird. Die aktuellen Küstenlinien sind das Ergebnis mehrerer Prozesse, die hauptsächlich aus dem Anstieg und Abfall des Meeresspiegels sowie aus menschlichen Aktivitäten resultieren.

Die Meere

Die stationären Wellen im Wasser, die sie mit sich bringen, sind der Energietransport, der oft durch den Wind verursacht wird. Sie werden nach ihrer Energie, Frequenz und ihren hydrodynamischen Eigenschaften klassifiziert. Die Wellen der Küste erfahren eine Reihe von Veränderungen:

1. Reflexion: Wenn die Welle auf ein vertikales Hindernis trifft, wird sie zum Meer zurückgeleitet.
2. Beugung: Wenn die Welle auf eine scharfe Kante trifft, die aus dem Boden ragt, wird ihre Energie seitlich auf den Kamm der Welle übertragen.
3. Brechung: Wenn sich die Welle in flachem Wasser bewegt, reibt sie am Boden, wodurch sie mit einer gewissen Verzögerung belegt wird und langsam abstirbt.

Der Effekt der Brechung konzentriert die einfallende Wellenenergie auf die Landzungen, die auf sie einwirken, während sie in den Buchten von der Sedimentation dominiert werden.

Die Gezeiten

Sind periodische Schwingungen des mittleren Wasserspiegels, die durch die gravitativen Wechselwirkungen zwischen Erde, Mond und Sonne verursacht werden.

Typen

1. Mikrogezeiten: Schwingungen < 2 Meter (Mittelmeer)
2. Mesogezeiten: 2-4 Meter (Biskaya)
3. Makrogezeiten: > 4 Meter (Kantabrischer Atlantik)

Die Bedeutung der Gezeiten liegt in der Hebelwirkung auf die Wellen sowie in den Gezeitenströmungen, die durch den Anstieg und Abfall des Wassers entstehen.

Erosive Formen und Akkumulation

Erosion

1. Kliffs
2. Abriebplattformen
3. Ästuare
4. Rias

Akkumulation

1. Strände
2. Pfeile und Basare
3. Dünen
4. Deltas

Arten von Küsten

1. Küsten von Flussmündungen: Gebildet durch die Überflutung eines Flusstals (Galicien)
2. Fjord: Norwegen
3. Barriereinsel: Mar Menor
4. Sandige oder stabilisierte Strände
5. Gezeitenebenen (Santoña)
6. Delta
7. Riffe
8. Kliffs

Technische Probleme

Auffüllen von anthropogenen Mündungsgezeitenzonen:

1. Die Bucht von Santander hat 76 % der ursprünglichen Kosten und 50 % ihrer Fläche verloren.
2. Die 22 Flussmündungen und Salzwiesen Kantabriens haben ihre Fläche um 52 % reduziert.