REFERAT-MenüDeutschGeographieGeschichteChemieBiographienElektronik
  EnglischEpochenFranzösischBiologieInformatikItalienisch
  KunstLateinLiteraturMathematikMusikPhilosophie
 PhysikPolitikPsychologieRechtSonstigeSpanisch
 SportTechnikWirtschaftWirtschaftskunde  


Erdbeben und Vulkanismus


Erdbeben
und 
Vulkanismus


1.             Einführung

Erdbebenkunde (Seismologie) ist die Wissenschaft von Erdbeben, ihren Ursachen, ihrem Verlauf und ihren Wirkungen. Die Seismologie ist ein Spezialgebiet der Geophysik, die sich mit der Schwerkraft, den seismischen, thermischen, magnetischen und elektrischen Erscheinungen der Erde und dem physikalischen Aufbau des Erdinnern befasst.

Vulkanologie ist die Wissenschaft von Erscheinungen des Magmas, der Lava und der Gase aus dem Erdinnern, ihren Formen, ihrem Verhalten und ihren Auswirkungen in der Erdkruste und auf der Erdoberfläche. Die Vulkanologie ist ein Spezialgebiet der allgemeinen Geologie.

2.             Erdbeben

2.1          Berichte über Erdbeben

Erdbeben verursachen ausser den unmittelbaren Zerstörungen an Siedlungen oft Neben- oder Folgeerscheinungen, die noch gravierendere Auswirkungen als das eigentliche Beben haben. Es sind dies Feuersbrünste, Erdrutsche, Bergstürze, Lawinen oder Vulkanismus. Erdbeben schaukeln oft das Meer auf. Die dabei erzeugten Wellen (sog. Tsunamis) können mehr als 20 Meter Höhe erreichen.

Heute wissen wir, dass Erdbeben unabwendbare physikalische Erscheinungen unserer Erde sind.

2.2          Weshalb bebt die Erde?

2.2.1    Ursprung von Beben

In der Erdkruste bauen sich langsam Spannungen auf, die sich dann plötzlich in einem Erdbeben entladen können.

Der Ort, von dem Erbeben ausgehen, heisst Hypozentrum (Störungs- oder Erdbebenherd). Das Hypozentrum befindet sich nie an der Erdoberfläche, sondern im Innern der Erdkruste. Die Stelle senkrecht darüber an der Erdoberfläche nennt man Epizentrum, hier sind die Auswirkungen des Bebens am grössten. Ein Erdbeben wird durch eine Erschütterung im Herd, also durch eine beschleunigte Massenveschiebung der Gesteine ausgelöst und pflanzt sich nach allen Richtungen wellenförmig fort.

Ausgelöst wird ein Erdbeben durch angesammelte Spannungsenergie, welche plötzlich freigesetzt, d.h. in Massenbeschleunigung und Schwingung umgesetzt wird.

2.2.2    Erdbebenarten nach ihren Ursachen

Tektonische Beben

·       Spannungszustände sind auf langsame Bewegungen zurückzuführen.

·       Die meisten tektonischen Beben entstehen an Plattengrenzen. An destruktiven Plattengrenzen (Subduktions- oder Stauchungszonen) resultieren sie aus der Kollision zweier Platten, an konservativen Plattengrenzen (Zonen transversaler Verschiebung) sind sie die Folge der Reibung zwischen zwei sich horizontal verschiebenden Platten. An konstruktiven Plattenrändern (MOR) sind Erbeben durch das langsame "Zerreissen" der Erdkruste zu erklären.

·       Tektonische Beben sind die häufigsten und stärksten: 90 % aller Beben sind tektonisch bedingt.

Vulkanische Beben

·       Vulkanische Beben begleiten, wie der Name es sagt, vulkanische Eruptionen. Es ist vorallem der plötzliche Druckabfall des Magmas oder der Gase oder explosive Vorgänge im Schlot, die Erbeben auslösen.

·       Sie sind von geringerer Stärke und viel weniger häufig (7 % aller Beben) als tektonische Beben.

Einsturzbeben

·       Einsturzbeben entstehen durch Einstürze unterirdischer Hohlräume. Sie treten meist in Karstgebieten auf.

·       Einsturzbeben sind selten und nur von lokaler Bedeutung.

2.3          Physik der Bebenwellen

2.3.1    Text Box: Abb. 4Art der Bebenwellen

Primärwellen (Longitudinalwellen)

Text Box: Abb. 5Die P-Wellen stellen eine Folge von Materialverdichtung und Materialverdünnung oder -ausdehnung dar. Sie pflanzen sich in Richtung der Teilchenverschiebung fort, was sie sehr schnell tun. Mit zunehmender Distanz vom Bebenherd verursacht die Trägheit des Materials eine Dämpfung der Erschütterung.

Sekundärwellen (Transversalwellen)

Die S-Wellen schwingen quer zur Fortpflanzungsrichtung. Ihre Geschwindigkeit ist nur halb so gross wie bei den P-Wellen. Die S-Wellen treten nur in festen Medien auf, in flüssigen oder gasförmigem Material können sie sich nicht fortpflanzen.

Die Erdbeben breiten sich vom Ort ihrer Entstehung nach allen Seiten hin aus; sie pflanzen sich in der Erde auf gekrümmten Bahnen fort.

2.3.2    Ausbreitung der Bebenwellen

Oberflächenwellen (Rayleigh- und Love-Wellen) sind langsamer als Raumwellen (P- und S-Wellen). Raumwellen haben je nach Tiefe unterschiedliche Geschwindigkeiten. S-Wellen können nur in festem Material, also nur in der Erdkruste und im Mantel ausbreiten.

Die sich dreidimensional ausbreitenden Raumwellen werden bei Erreichen der Erdoberfläche teilweise in Oberflächenwellen umgewandelt.

2.3.3    Messung der Bebenwellen

Die Registrierung der Bebenwellen erfolgt durch erschütterungsempfindliche Geräte, sogenannte Seismographen. Seismographen zeichnen registrierte Erschütterungen grafisch auf (Seismogramm).

Da Erdbeben räumliche Schwingungen auslösen, braucht es immer drei verschieden orientierte Registriergeräte: eines für die Nord- Süd- Komponente, eines für die Ost- West- Komponente und ein drittes für die Vertikalkomponente der Schwingung.

2.3.4    Text Box: Abb 13Bestimmung des Epizentrums

Die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen von Primär- und Sekundärwellen erlaubt es, die Entfernung des Epizentrums zu bestimmen: Je grösser nämlich diese Differenz ist, desto weiter muss das Epizentrum vom Seismographen entfernt sein. Verfügt man über Seismogramme von mindestens drei verschiedenen Standpunkten, so kann damit auch die genaue Lage des Epizentrums bestimmt werden.

Aus Entfernung und Amplitude kann auch die Stärke des Bebens im Epizentrum ermittelt werden. Die Auswertung der Seismogramme, welche früher tagelange Berechnungen erforderte, wird heute mit Computerprogrammen bewältigt.

2.3.5    Die Stärke des Bebens: Magnitude und Intensität

Magnitude (M)

Die Magnitude ist ein Mass für die beim Beben freigesetzte Energie und wird durch die Richter - Skala angegeben. Eine Erhöhung des Wertes M um eins bedeutet, dass die freigesetzte Energie des Erdbebens etwa 30mal stärker ist. Die Energiegrösse kann in Joule, Megawattstunden oder Sprengstoffäquivalenten (Tonnen TNT) angegeben werden. In der Praxis ist noch nie ein stärkeres Beben als 9 registriert worden. Ab einer Magnitude von etwa 3 ist ein Beben für den Menschen fühlbar. Die Magnitude ist nur mittels Instrumenten (Seismographen) messbar.

Intensität (I) des Bebens

Die Intensität eines Bebens wird nicht mathematisch berechnet, sondern kann direkt durch Schadenbeobachtung bestimmt werden. Jedem Skalenwert von I bis XII entsprechen ganz bestimmte Schadenereignisse. Diese Skala wurde ursprünglich vom Italiener Mercalli entwickelt. Man spricht deshalb heute von der MSK-Skala. Die Intensität hängt von der Magnitude im Epizentrum und von der Entfernung ab. Ein Wert kann sich je weiter er vom Epizentrum entfernt ist, wieder ändern, da die Bebenstärke nachlässt.

2.4          Häufigkeit und räumliche Verteilung von Erdbeben.

Schätzungen über die totale Häufigkeit der Beben liegen zwischen 100'000 und einer Million Beben pro Jahr. Nur ein Bruchteil dieser Beben hat verheerende Auswirkungen auf Mensch und Umwelt, katastrophale Beben ereignen sich durchschnittlich fünf pro Jahr.

Auffallend ist die Häufung von Erdbeben entlang der Pazifikküste: Über 50 % aller stärkeren Beben ereignen sich hier. Der Schluss liegt nahe, dass ein Zusammenhang zwischen der Erdbebenhäufigkeit und der Lage der tektonischen Plattengrenzen liegt.

Die meisten Erdbeben (85%) sind sog. Flachbeben: Ihre Hypozentren liegen in einer Tiefe von 0-70 km unter der Erdoberfläche. Tiefbeben mit einer Herdtiefe von über 300 km sind selten (ca. 3 %), sie kommen fast ausschliesslich an Subduktionszonen vor.

2.5          Auswirkungen von Beben

2.5.1    Direkte Auswirkungen

Die Erschütterungen eines Erdbebens bringen Bauwerke zum Einsturz und lösen Bergstürze, Erdrutsche, Lawinen und Tsunamis aus. Das Schadensausmass ist jedoch immer lokal unterschiedlich.

Geologischer Untergrund

Häuser, die auf massiverem Fels stehen, haben grössere Chancen, das Beben unbeschadet zu überstehen, als solche, die auf Sand oder Schotter gebaut sind. Die lockere Schottermasse kann wie ein Pudding zum Schaukeln kommen, weil Erdbebenschwingungen sich durch Resonanz verstärken.

Baumaterial

Armierter Beton ist viel widerstandsfähiger als etwa Ziegelstein- oder Lehmbauten. Deshalb haben Erdbeben oft gerade in ärmeren Gebieten mit billig gemauerten Häusern die verheerendsten Auswirkungen. Einfache Behausungen aus Holz oder Stroh bleiben dagegen dank der Elastizität des Baumaterials oft unbeschädigt.

Höhe der Gebäude

Während bei ein- oder zweigeschossigen Häusern vielleicht lediglich etwas Verputz von den Wänden fällt, wird ein mehr als vier Stockwerke hohes Haus in starke Schwingungen versetzt.

Stossrichtung der Wellen

Stossrichtungen quer zur Mauer legen diese um, solche längs der Mauer sind weniger wirksam.

2.5.2    Indirekte Auswirkungen

Oft sind es die erst später einsetzenden indirekten Auswirkungen von Erdbeben, welche die meisten Opfer der Bevölkerung fordern:

Tsunami

Liegt der Bebenherd in Küstennähe oder unter dem Meeresgrund, so übertragen sich die Bebenwellen auch auf das Wasser. Bis zur Küste können diese Wellen eine Höhe von bis zu 40 m erreichen und grosse Landgebiete überschwemmen. Ausserdem erreichen diese Wellen auf offenem Meer eine hohe Geschwindigkeit, was die Evakuierung der Menschen erschwert.

Erdrutsche und Feuersbrünste

Feuersbrünste können durch gebrochene Gasleitungen oder herabfallende Stromleitungen ausgelöst werden. Wird bei einem Erdbeben die Wasserversorgung eines Gebietes zerstört, werden ausserdem Seuchen gefördert, da die Bewohner gezwungen sind, schmutziges Wasser zu trinken. Auch der Erfrierungstod sowie Hungersnöte ist eine indirekte Auswirkung auf obdachlos gewordene Menschen.

2.6          Erdbeben-Vorhersage und Vorbeugemassnahmen

2.6.1    Prognose von Erdbeben

Verlässliche Erdbebenprognosen sind erst in den seltensten Fällen möglich. Um die Bevölkerung rechtzeitig warnen zu können, müssen Berechnungen auf den Tag genau getroffen werden können. Folgende Punkte können auf ein baldiges Erdbeben hinweisen:

·       Vorausgehende Landhebungen oder -senkungen von nur 0,1 mm müssten registriert werden können.

·       Schwache Vorbeben mit besonderem Charakter, das Verhältnis der P-Wellen zu den S-Wellen sinkt ab.

·       Magnetische Veränderungen und elektrische Felder

·       Erdbebenanzeichen bei Quellen und Grundwasser. Diese können die Temperatur, den Chemismus oder die Ergiebigkeit betreffen.

·       Auffälliges Tierverhalten (Bienen, Möwen, Tauben und Fische sind geeignete Testtiere)

Eine sichere Vorhersage von Erdbeben ist trotz der neuesten Erkenntnisse noch nicht möglich. Ausserdem besteht die Möglichkeit, dass die Bevölkerung bei Information in Panik ausbricht. Unkontrollierte Flucht aus einer Grossstadt hätten ein Verkehrschaos und Unfälle zur Folge, welches unter Umständen noch mehr Opfer fordern würde, als das Erdbeben selbst.

2.6.2    Erdbebensicheres Bauen

Mittels spezieller Baumethoden kann das Einsturzrisiko von Gebäuden in erdbebengefährdeten Gebieten drastisch vermindert werden. Vor allem japanische Ingenieure entwickeln elastische Baukonstruktionen, mit denen Gebäude problemlos schwingen können. Für Risikobauten wie Kernkraftwerke, Staumauern, Erdölraffinerien oder Tankanlagen gefährlicher Stoffe gelten meist spezielle gesetzliche Vorschriften.

2.6.3    Verhaltensregeln bei Erdbeben

1.     Falls man innert 10-15 Sekunden, vom ersten Stoss an gerechnet, nicht ins Freie flüchten kann, bleibt man besser im Haus. Als sicherer Aufenthalt im Freien gilt ein Mindestabstand von halber Gebäudehöhe.

2.     Im Gebäudeinnern stehe man unter den nächsten Türrahmen oder krieche unter solide Möbel (Tisch, Bett, Pult)

3.     Nie den Aufzug benützen.

2.7          Nebenresultate der Erdbebenforschung

2.7.1    Künstliche Erdbeben als "Röntgengeräte" der Geologen

Durch künstlich ausgelöste Erdbeben und die Analyse der zurückgeworfenen Bebenwellen (Reflexionsseismik) kann der Verlauf von Gesteinsschichten im Untergrund erforscht werden.

2.7.2    Das Wissen um den Schalenbau der Erde

Unser Wissen über grössere Erdtiefen verdanken wir einzig der Seismologie. Durch die Aufzeichnung und Auswertung von Hunderten von Seismogrammen konnte der Weg rekonstruiert werden, den Bebenwellen einschlagen, wenn sie die Erde durchdringen.

Ein physikalisches Gesetz besagt, dass Wellen gebrochen werden, wenn sie in andere Medien übertreten. Mann konnte daraus schliessen, dass in gewissen Tiefen die Dichte des Erdinnern sprunghaft wechselt, dass also das Erdinnere aus Sphären unterschiedlicher Dichte zusammengesetzt ist. Ausserdem haben Bebenwellen im Erdinnern eine unterschiedliche Geschwindigkeit, was wiederum einen Materialwechsel beweist.


3.             Vulkanismus

3.1          Berichte über Vulkanausbrüche

Durch Vulkane kommen weit weniger Menschen zu Schaden als durch Erdbeben. Für viele Völker waren und sind die Vulkane Ausdruck unterweltlicher Gottheiten. Vulkane können innert weniger Minuten ganze Landstricke verwüsten, sie sorgen aber dank ihrer nährstoffreichen Asche auch für fruchtbare Böden.

3.2          Ursachen des Vulkanismus

Im Magma des Mantels herrscht ein Druck von über 15'000 bar. Falls nun in der darüber liegenden Kruste Spalten oder Risse vorhanden sind, dringt unter Druck stehendes, glutheisses Magma in die Erdkruste auf und sammelt sich an geeigneten Orten zu sog. Magmakammern.

Gerät nun eine relativ oberflächennahe Magmakammer unter zusätzlichen Druck, z.b. durch Stauchung der Erdkruste oder durch von unten nachdrängendes Magma, so kann das Magma an die Oberfläche gepresst werden, wo es, jetzt unter dem Namen Lava, ausfliesst.

Ganz entscheidend für die Art eines Ausbruches ist die Viskosität (Dünn- oder Dickflüssigkeit des Magmas). Dünnflüssige Lava fliest relativ ruhig aus dem Krater, man spricht hier von effusiver Tätigkeit. Werden Lava und anderes Material ruckartig und unter hohem Druck innert kurzer Zeit ausgeworfen, spricht man von explosiver Tätigkeit.

3.3          Vulkanisches Auswurfmaterial

In flüssiger Form austretende Vulkanprodukte fasst man mit dem Begriff Lava zusammen. Gasförmig austretende Vulkanprodukte bezeichnet man als vulkanische Gase. Material, das durch einen Vulkanausbruch durch die Luft geschleudert wird, bevor es zur Ablagerung kommt, wird vulkanisches Lockermaterial oder Pyroklastika.

3.3.1    Lava

Als Lava bezeichnet man Magmamassen, die in (zäh-)flüssiger Form zur Erdoberfläche gefördert wurden, und zwar unabhängig vom Aggregatszustand.

Beim Ausfliessen und anschliessendem Erstarren von Lava können ganz unterschiedliche Gesteine entstehen. Die Art der gebildeten Gesteine (Basalt, Rhyolith und Obsidian) hängt einerseits von der Zusammensetzung des Magma (Chemismus, Viskosität und Gasgehalt) ab, andererseits von den Erstarrungsbedingungen an der Eroberfläche (Fliess- und Abkühlungsgeschwindigkeit).

Eine sofort sichtbare Eigenschaft der Vulkanite ist ihr Porenreichtum. Einige Laven sind dicht und kompakt, andere äusserst reich an gasgefüllten Poren. Das Gestein erstarrt so schnell, dass die darin gefangenen Gasblasen nicht entweichen können. Extrem poröse Lava bezeichnet man als Schlacke oder Bimsstein.

Ein anderes Erkennungsmerkmal der Laven ist ihre Körnigkeit. Dies hängt einerseits mit der Abkühlungsgeschwindigkeit und andererseits auch vom Chemismus der Lava. Man unterscheidet grob zwischen saurer und basischer Lava.

Fladen oder Stricklava

Bei dünnflüssigen Laven bilden sich an der Oberfläche des Lavastroms zunächst nur eine dünne, relativ glatte und elastische Erstarrungshaut, und im Untergrund fliesst die Lava weiter. Dies bewirkt ein "Zerknittern" der dünnen Erstarrungshaut, so dass die typische faltige Struktur der Fladenlava entsteht.

Wird die Erstarrungshaut noch stärker zusammengeschoben, verfaltet und verdreht, so bildet sich die Stricklava, die meistens in Fliessrichtung bogenförmig angeordnet ist.

Brocken- oder Blocklava

Dickflüssige Laven bilden an ihrer Oberfläche dickere, sprödere Erstarrungskruste, die sich nicht mehr ohne weiteres verbiegen lässt. Die Kruste wird deshalb nicht verfaltet, sondern verbrochen. Wenn von unten Lava nachfliesst kann die porenreiche, scharfkantige, schlackige Struktur der Brockenlava entstehen.

Bei extrem zähflüssiger Lava kann es zur Bildung von Blocklava kommen. Die Erstarrungskruste ist noch dicker, und die Lava ist zu viskos, um durch deren Risse nach oben zu dringen. Die Bruchstücke werden mitgetragen und am Ende des Lavastroms abgelagert.

3.3.2    Vulkanische Sedimente

Mit diesem Begriff bezeichnet man alle Ablagerungen in lockerem oder verfestigtem Zustand, die vor ihrer Ablagerung durch einen explosiven Vulkanausbruch durch die Luft geschleudert worden waren. Im Moment, in dem das Material den Vulkan verlässt, heisst es Auswurfmaterial.

Bei hochexplosiven Eruptionen werden Lava und weggesprengte Teile des Vulkanschlots als sehr kleine Tröpfchen bzw. Körnchen ausgestossen. Das Resultat einer solchen Eruption sind die vulkanischen Aschen (sehr feines Material) oder Sande (feines Material). Entstehen bei der Zersprengung von bereits früher erstarrter Lava Bruchstücke, so nennt man diese Lapilli. Grössere Bruchstücke werden als Blöcke bezeichnet.

Heisse Lavafetzen, die aus dem Schlot Text Box: Abb. 31geschleudert werden, erstarren oft bereits in der Luft zu sog. vulkanischen Bomben.

3.4          Vulkanformen

Ein Vulkan ist eine Erhebung auf dem Land oder auf dem Meeresgrund, die vulkanische Produkte ausstösst. Vulkane sind kegelförmig und haben einen Krater. Den Zufuhrkanal vom Magmaherd in der Tiefe durch die Erdkruste und den Kegel zum Krater nennt man Schlot.

3.4.1    Maar oder Gasvulkan (Eifel-Typ)

Text Box: Abb. 32Der Ausbruch eines Maars oder Gasvulkans wird meist durch in Wasserdampf umgewandeltes Sickerwasser erzeugt. Der Dampf dehnt sich explosionsartig aus, und der entstehende Druck sprengt einen Krater weg, die Vulkantätigkeit ist rein explosiv. Das zurückbleibende Kraterloch kann sich nach dem Erlöschen der Vulkanaktivität mit Wasser füllen, wobei sich einer der kreisrunden Maarseen bildet.

3.4.2    Text Box: Abb. 33Schichtvulkan oder Stratovulkan (Vesuv-Typ)

Der Stratovulkan ist der weitaus häufigste Vulkantyp. Stratovulkane entstehen an Subduktionszonen, das geförderte Material ist teilweise in die Tiefe versenktes, aufgeschmolzenes Krustenmaterial, teilweise Magma aus dem Erdmantel. Durch die teils explosiven und teils effusiven Explosionen kommt es zur abwechselnden Materialbeschaffenheit. Kompakte Lavaschichten wechseln ab mit Schichten von Lockermaterial. Stratovulkane bilden neben ihren Zentralkratern oft Parasitärkrater.

3.4.3    Schildvulkan ( Hawaii-Typ oder Island-Typ)

Schildvulkane entstehen durch effusive Eruptionen von basischer und damit dünnflüssiger Lava, die aus dem Erdmantel stammt. Man findet sie deshalb in Zonen, wo Krustenplatten auseinander driften.

Eine zweite Ursache für Schildvulkane sind sogenannte Hot Spots. Die dünnflüssige Lava kann vor dem Erstarren weit fliessen, die resultierende Vulkanform ist eine flache Kuppe oder ein Schild, also ein Gebirge mit breiter Basis und relativ geringer Höhe.

3.4.4    Spaltenerguss (Plateaubasalt-Typ)

Wenn die Öffnung, aus der an einem konstruktiven Plattenrand oder über einem Hot spot basische Lava fliesst, nicht kreisförmig, sondern eine lange Spalte ist, entsteht kein Vulkankegel, sondern ein flaches, fladenförmiges Gebilde, ein Plateaubasalt, Spaltenerguss oder Trapp.

Weitere ausgedehnte Spaltenergüsse haben sich auf dem Grund der Meere ereignet.

3.4.5    Caldera

Ein Caldera hat die Form eines weiten Kessels. Er ist nicht ein Vulkantyp im engeren Sinn. Vielmehr handelt es sich um eine spezielle Form, die durch eine besonders heftige, explosive Eruption entsteht. Calderen sind die Überreste der gewaltigen Vulkaneruptionen, die unser Planet erlebt hat.

Text Box: Abb. 36Nach einem besonders heftigen Vulkanausbruch können durch die Druckentlastung im Untergrund ganze Vulkangebiete einstürzen. Zurück bleibt eine schlüsselförmige Caldera.

3.5          Besondere Vulkanerscheinungen

3.5.1    Glutwolken

Glutwolken entstehen bei explosiven Vulkanausbrüchen. Sie bestehen aus einem glühendheissen Gemisch aus Gasen und Lockermaterial und werden mit hohen Geschwindigkeiten ausgestossen. Sie setzen alles in Brand, was ihnen in den Weg kommt.

3.5.2    Lahare

Einen vulkanisch bedingten Schlammstrom nennt man nach einem javanischen Wort Lahar. Lahare entstehen aus lockeren Auswurfsmassen wie Asche, Tuff oder Bimsstein, wenn dieses Material an einem Hang liegt und mit viel Wasser durchtränkt wird. Dies kann bei Starkregen, beim Auslaufen von Vulkanseen geschmolzen werden. Es kann eine Schlammlawine in Bewegung gesetzt werden.

3.5.3    Heisse Quellen

Austrittsquellen von heissem Wasser findet man sowohl in aktiven wie auch in erloschenen Vulkangebieten. Bei letzterem führen sie die Restwärme der in der Tiefe bereits erstarrten Schmelzmassen an die Oberfläche.

Text Box: Abb. 40Entweder entstammt das heisse Wasser aus grosser Tiefe oder aber heisse Gase dringen ins Grundwasser ein und erwärmen dies.

Heisse Quellen können als Fernheizung oder zur Warmwasserversorgung genutzt werden, wie dies in Island weit verbreitet ist.

3.5.4    Geysire

Das Wort Geysir bedeutet Dampfspringbrunnen oder heisse Springquelle. Diese heissen, unter Druck stehenden Springquellen stossen periodisch Dampf- und Wassermassen aus. Die Unterbrechungszeiten schwanken von Geysir zu Geysir zwischen Minuten und Tagen. Dies kann sich auch im Laufe der Zeit verändern.

Geologische Untersuchungen ergaben, dass unter den Geysiren Hohlräume bestehen, in die Grundwasser eindringt. Dieses Grundwasser wird durch vulkanische Gase oder Erdwärme zum Sieden gebracht und sobald der Dampfdruck genügend hoch ist, wird die Wassermasse an die Oberfläche geschleudert. Die Druckentlastung führt zur Verdampfung des überhitzen Wassers, daher haben die meisten Geysire einen flüssigen und einen dampfförmigen Anteil.

3.5.5    Schlammsprudel und Schlammvulkane

In Gebieten mit abklingender Vulkantätigkeit findet man oft sogenannte Schlammsprudel. Das sind eigentlich nichts anderes als Gasaustritte in Becken, die mit Schlamm gefüllt sind. Die Gase steigen in der zähen Masse empor und bilden blubbernde Gasblasen.

3.6          Submariner Vulkanismus

Untermeerische Vulkankegel mit abgeflachtem Gipfel nennt man Guyots.

3.6.1    Text Box: Abb. 42Kissen-Lava

Im plötzlichen Kontakt mit dem Meerwasser bildet die ausströmende Lava spezielle Strukturen, die man Pillow- oder Kissenlava nennt. Die ins Wasser austretende Lava erstarrt oberflächlich sofort, im Innern kann sie jedoch flüssig bleiben. Stösst weiter Lava durch eine Schwachstelle, bläht sich das Lava kissenförmig auf.

3.6.2    Text Box: Abb. 43Schwarze Raucher

Im Prinzip funktionieren schwarze Raucher ähnlich wie Geysire, nur mit dem Unterschied, dass sie unter Wasser liegen. Sehr heisses Wasser schiesst aus kleinen Öffnungen im Ozeanboden und bildet säulenartige Sprudel. Die Sprudel haben mit chemischen Verbindungen eine dunkle Farbe erhalten - darum der Name.

Schwarze Raucher belegen, dass in nicht allzu grosser Tiefe unter ihnen heisses Magma vorhanden sein muss, denn dieses ist für die Aufheizung des Wassers verantwortlich.

3.7          Hot Spots

Text Box: Abb. 44Hot Spots sind heisse Flecken unter den tektonischen Platten, die dadurch zustande kommen, dass vom inneren Erdmantel oder sogar vom Erdkern sehr heisses Magma bis unter die Erdkruste aufsteigt.

Sie entstehen, wenn über sehr lange Zeit derselbe Fleck unter der Lithosphäre heisser als seine Umgebung ist. Die Lithosphäre darüber bewegt sich jedoch weiter, der Hot spot jedoch bleibt an der selben Stelle.

3.8          Erosionsformen erloschener Vulkane

Sobald ein Vulkan nicht mehr aktiv ist, wird er durch Verwitterung und Erosion abgetragen und immer mehr zerstört. Zurück bleiben Vulkanruinen, welche dir Form von Kegelstümpfen haben.

Der mit Lava gefüllte Schlot des Vulkans bleibt dabei am längsten erhalten, während die weicheren, mit Asche und Lockermaterial vermischten Schichten des Vulkankegels schon längst abgetragen sind. Sie hinterlassen aber nicht nur ihre Ruinen, sondern auch fruchtbare Vulkanerde.

3.9          Unterirdischer Vulkanismus (Plutonismus)

Plutonite sind also in den Tiefen der Erdkruste langsam abgekühlte Magmakörper. Lange nach ihrer Abkühlung können diese Gesteine durch Erosion freigelegt werden.

3.9.1    Der Lakkolith

Ein Lakkolith ist eine kleinere, linsen- oder pilzförmige Masse von erkaltetem Magma. Die grösste Ausdehnung hat der Lakkolith in horizontaler Richtung. Beim Eindringen des Magmas werden Gesteinsschichten aufgewölbt, aber nicht durchdrungen. Der Zufuhrgang kann seitlich oder auf der Unterseite liegen.

3.9.2    Der Batholith

Batholithen sind meist grösser als Lakkolithen, häufiger vorkommend und verzweigter. Oft entsteht ein Batholith während einer Gebirgsbildung als eine in der Tiefe des Gebirges stattfindende Intrusion.

3.9.3    Staukuppe und vulkanische Vertikalbewegung

Die Begriffe Quell- oder Staukuppe sind identisch und werden für kreisförmige Gebilde, die domartig aufgewölbt sind, verwendet. Diese Erhebungen entstehen in Vulkangebieten, wenn im Innern sehr zähflüssiger Magmamassen hohe Drücke entstehen, die eine Aufwölbung der oberflächlich schon erstarrten Lavadecke hervorrufen.

Reisst eine Wölbung auf, entlädt sich der zuvor angestaute Druck in einer explosiven Eruption, wobei oft Glutwolken freigesetzt werden. Nach dem Aufplatzen der Staukuppe ergiesst sich deren Inhalt als Lavastrom nach draussen.

3.10      Geographische Bedeutung der Vulkane

Positive Seiten / Chancen

Negative Seiten / Risiken

Touristenattraktion

Vulkanreiseprogramme lassen sich zusammenstellen. Vulkane sind wichtig für das Tourismusgeschäft.

Gefahrenzonen

Ständige Bedrohung, denn Vulkane können nach sehr langer Ruhephase wieder aktiv werden.

Neue Vulkane werden geboren.

Thermische Nutzung

Heisse Quellen werden als Warmwasserversorgung und Heizungen genutzt. (Island)

Staat

Der Staat stellt zuwenig alternatives Land zur Verfügung, sodass die Menschen gezwungen sind, in gefährlichen Gebieten zu leben. Von den Vorteilen profitieren nur Gebiete, die nicht direkt vom Vulkan bedroht sind.

Strom

Durch die heissen Quelle können Turbinen angetrieben werden.

Landwirtschaftliche Verwüstung

Menschen werden ihrer landwirtschaftlichen Existenzgrundlage beraubt.

Vulkanerde ist landwirtschaftlich attraktiv

Vulkanerde führt zu ausserordentlicher Fruchtbarkeit der Böden. Vulkanisches Material haben einen hohen Mineralreichtum.

Siedlungen werden begraben

Forschung

Vulkane und deren Eigenschaften liefern uns ständig neue Kenntnisse über den Bau der Erde.

Klima

Schwebende Aschewolken schwächen die Sonneneinstrahlung und bewirkt kurzfristig eine verhinderte Erwärmung der Erde über weite Teile (Missernten).

Längerfristig fördern die Vulkane jedoch den Treibhauseffekt, der zu einer Temperaturerhöhung führt.

Luftverschmutzung


Positive Seiten / Chancen

Negative Seiten / Risiken

Rohstoffe

Basalt, Erze, Bimsstein und Schwefel

Hohe Kosten

Ständige Bewachung von Vulkanen kostet viel Geld und fordert geschultes Personal. Die Überwachung scheitert darum oft in Entwicklungsländern, wo die meisten Vulkane sind.

Landgewinn

Da Vulkane plötzlich aus der Erde steigen können und neu entstehen, bedeutet das mehr Land.

Giftige, tödliche Gase

4.             Beziehungen zwischen Plattentektonik, Erdbeben und Vulkanismus

Name der Zone

Begründung für Bebenhäufigkeit

Begründung für Vulkanismus

Vorherrschende Eruptionsart

Beispiele von Vulkangebieten

Mittelozeanischer Rücken

Ozeanische Kruste bewegt sich auseinander; untermeerische Vulkaneruptionen

Durch Konvektionsströme im Mantel aufquellendes Magma tritt an Schwächezonen aus

Effusiv

Island, Azoren

Zirkum - pazifischer Gürtel

Subduktion der Pazifischen Platte vollzieht sich ruckweise, vulkanische Beben

In die Tiefe versenktes Krustenmaterial ist wasserhaltig, d.h. Dampfdruck - Eruption

Vorwiegend explosiv

Japan, Philippinen und Indonesien, Westrand von Nord- und Südamerika

Alpen - Himalaja Zone

Subduktion von Afrikanischer und Indischer Platte

s.o.; da allerdings schon alte Subduktionszone, nachlassender Vulkanismus

Eher explosiv

Italien (Atna, Vesuv, Stromboli)

Grabenbrüche

Rissbildung bzw. Absinken einzelner Krustenteile

Durch Risse in der Kruste kann Magma aufsteigen

Eher explosiv

Oberrhein. Tiefebene, Auvergne (F), Ostafrika











Neu artikel




Haupt | Fügen Sie Referat | Kontakt | Impressum