Vulkane–Ausbruchstypen und Entstehung der Maare
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Grundlagen zum Thema Vulkane–Ausbruchstypen und Entstehung der Maare
Inhalt
Wie entstehen Vulkane und wie entsteht ein Maar?
Immer wieder wird in den Nachrichten von Vulkanausbrüchen berichtet, die oft auch gar nicht so weit entfernt von Deutschland stattfinden. Hast du schon vom Ätna und dem Stromboli in Italien und den hawaiianischen Vulkanen gehört? Dies sind alles Beispiele von aktiven Vulkanen.
In dem Video und diesem Überblick erfährst du, wie es zum Vulkanausbruch kommt, wie Vulkane genau ausbrechen, welche Ausbruchsarten es gibt, was ein explosiver und ein effusiver Vulkanausbruch ist und wie ein Maar entsteht. Auf Grundlage der unterschiedlichen Ausbruchstypen lassen sich Vulkane unterscheiden.
Doch zunächst erhältst du einen kurzen Einblick in die Entstehung von Vulkanen: Die Erdkruste besteht aus großen, mittleren und kleineren Platten, die sich bewegen. Die Platten driften dabei auseinander oder treffen aufeinander. Aufgrund dieser beiden Bewegungsformen entstehen Spalten oder es kommt zum Aufschmelzen der Erdkruste. Dabei dringt flüssiges Magma aus dem Erdinneren an die Erdoberfläche.
Ausbruchsarten von Vulkanen
Untersucht man das Vulkanverhalten näher, findet man Erklärungen für die unterschiedlichen Ausbruchsarten sowie für die Ruhephasen eines Vulkans und die aktiven Phasen.
Schildvulkane – effusiver Ausbruch
Bei Schildvulkanen ist die Temperatur des Magmas sehr hoch und gasarm, die austretende Lava ist dünnflüssig. So fließt die Lava schnell und gleichmäßig aus, wodurch eine regelmäßige Schildform entsteht.
Zahlreiche Beispiele für Schildvulkane findet man vor allem auf den hawaiianischen Inseln, deshalb werden die Schildvulkane auch oft als hawaiianischer Typ bezeichnet. Was ist nun im Zusammenhang mit Schildvulkanen ein effusiver Vulkanausbruch? Der Begriff effusiv wird für das eher gleichmäßige Ausfließen der Lava benutzt, hier kommt es also zu keiner explosionsartigen Eruption, sondern zu einer gleichmäßigen, fließenden Verteilung der sehr heißen und deshalb sehr dünnflüssigen Lava.
Schichtvulkane – effusiver und explosiver Ausbruch
Das Besondere am Schichtvulkan ist die im Vergleich niedrigere Temperatur des Magmas (ca. 800 °C), die daraus resultierende Zähflüssigkeit und der hohe Gasanteil. Hinzu kommt das hohe Risiko einer Pfropfenbildung (Verstopfung) im Schlot. Kommt es zu einer solchen Verstopfung im Schlot, steigt der Druck des nach oben drückenden Magmas enorm an und nach Wochen, Monaten oder manchmal sogar Jahren und Jahrzehnten kann das Vulkangebäude dem Druck nicht mehr standhalten und es kommt zur explosionsartigen Eruption, also dem Ausbruch.
Abhängig von Intensität und Erscheinungsbild unterscheidet man drei verschiedene Typen solcher explosiver Ausbrüche:
- plinianische Ausbruchsform: Die Eruptionssäule ragt pinienförmig und senkrecht bis zu zehn Kilometer nach oben, wo sie sich dann erst in alle Richtungen verbreitet. Beim Ausbruch des Vesuvs beschrieb Plinius der Ältere (Namensgeber) dieses Phänomen im Jahr 79 n. Chr.
- peléanische Ausbruchsform: Hier steigt die Wolke bei der Explosion nicht so lange senkrecht auf, sondern geht schon in relativ geringer Höhe in die Breite. Diese Form wurde nach dem Vulkan Mont Pelée auf der Karibikinsel Martinique benannt.
- strombolianische Ausbruchsform: Namensgebend für diese Form ist der heute immer noch aktive Vulkan Stromboli in Italien. Typisch dafür sind weniger heftige, jedoch in kurzen Intervallen stattfindende Eruptionen.
Die Eruption bei Schichtvulkanen kann neben der explosiven Form, die meist durch Pfropfenbildung entsteht, auch effusiv, also gleichmäßig ausfließend, erfolgen.
Nach diesen Gegenüberstellungen kannst du vielleicht die folgende häufig falsch gestellte Frage berichtigen: Was ist der Unterschied zwischen eruptiv und effusiv? → Die Frage muss richtig lauten: Was ist der Unterschied zwischen explosiven und effusiven Eruptionen? Beide Formen sind dabei eruptiv.
Maare
Im Vergleich zu Schicht- und Schildvulkanen zeigen die Maare eine Besonderheit beim Aufstieg des heißen Magmas. Die heiße Gesteinsschmelze trifft auf dem Weg nach oben auf eine wasserführende Gesteinsschicht. Kannst du dir vorstellen, was da passiert? Durch das Zusammentreffen des heißen Magmas mit relativ kühlem Wasser kommt es zu einer gewaltigen Dampfexplosion.
Die Heftigkeit dieser Explosion sprengt einen riesigen Trichter in den Vulkanberg, der sich meist langfristig mit Wasser füllt. Ein Maarsee, wie beispielsweise das Immerather Maar in der Eifel, entsteht.
| Ausbruchstypen | bei Vulkanen |
|---|---|
| Schichtvulkan | - Die Eruption besteht meist aus heißer Lava, Gesteinsbrocken und Lavaasche. - Da die Lava mit einer vergleichsweise niedrigen Temperatur austritt, fließt sie nicht weit. - Die Eruptionsbestandteile sammeln sich meist kegelförmig um den Krater an. |
| Schildvulkan | - Die austretende Lava ist viel heißer als beim Schichtvulkan. - Sie fließt schnell ab. - Dabei verteilt sich die Lava gleichmäßig, eben schildförmig. |
| Maar | - Heißes Magma trifft auf eine wasserführende Gesteinsschicht. - Es kommt zu einer gewaltigen Dampfexplosion, die einen Trichter in den Berg sprengt. - Dieses Loch füllt sich meist mit Grundwasser und verwandelt sich in einen See. |
Transkript Vulkane–Ausbruchstypen und Entstehung der Maare
Schaut man sich einen Vulkan einmal über einen längeren Zeitraum an, so stellt man fest, dass er sich im Laufe der Zeit völlig unterschiedlich verhalten kann. Der Ätna zum Beispiel hat Ende der Neunziger Jahre kaum Lebenszeichen von sich gegeben, brach dann aber 2001 und 2002 mit großen Lavaströmen aus. Nach einer Ruhephase von 2003 bis 2005 flossen im Winter 2006 und im Frühjahr 2007 wieder große Lavaströme die Hänge hinab. Im Sommer 2007, als diese Aufnahmen entstanden, rauchte der Ätna dagegen vergleichsweise friedlich vor sich hin. Ein ganz anderes Verhalten zeigt dagegen der Stromboli. Bei ihm dauern die Ruhephasen nicht etwa mehrere Jahre, sondern in der Regel nur wenige Minuten an. Dann erscheint, schon von weitem erkennbar, eine neue Rauchsäule über dem Gipfel. Und wenig später sausen meist ausgeworfene Gesteinsbrocken hinab ins Meer. Wieder andere Vulkane haben ihre Aktivitäten offenbar ganz eingestellt. So gibt der Laacher See in der Eifel auf den ersten Blick keine erkennbaren Signale mehr, die auf seine vulkanische Entstehungsgeschichte hindeuten. Auch der etwa 50 Kilometer südwestlich des Laacher Sees gelegene Windsbornkrater macht alles andere als einen bedrohlichen Eindruck. Dass eine solche Ruhe allerdings sehr trügerisch sein kann, zeigt das Beispiel des Vesuv. Seit Menschengedenken hatte man an diesem Berg keine vulkanischen Aktivitäten beobachten können bis zu seinem verheerenden Ausbruch im Jahr 79 nach Christus, bei dem auch die Städte Pompeji und Herculaneum verwüstet und viele Menschen getötet wurden. Wie aber lassen sich nun diese unterschiedlichen Verhaltensweisen von Vulkanen erklären? Die entscheidende Rolle kommt dem Magma zu, das aus der Magmakammer unter dem Vulkan aufsteigt und insbesondere seiner Zusammensetzung. Ist das Magma extrem heiß und gasarm, tritt besonders dünnflüssige Lava aus. In diesem Fall spricht man von einem ausfließenden oder effusiven Ausbruch. Der ist typisch für Schildvulkane und wird bei diesen auch nach dem bekanntesten Vorkommen als hawaiianischer Typ bezeichnet. Effusive Ausbrüche lassen sich aber auch bei Schichtvulkanen beobachten, wo sie für die Lavaschichten sorgen. In diesen Fällen ist das Magma beim Austritt allerdings mit etwa 800 Grad Celsius einige hundert Grad kälter als das der Schildvulkane. Dafür enthält es aber erheblich mehr gelöste Gase. Vor allem diese sorgen wiederum dafür, dass Schichtvulkane oft auch explosiv ausbrechen. Kann sich nämlich das Magma nicht ungestört seinen Weg aus der Magmakammer nach oben bahnen, zum Beispiel weil der Schlot beim letzten Ausbruch verstopft wurde, baut sich im Vulkan ein Druck auf. Im Laufe von Wochen, Monaten, Jahren oder gar Jahrhunderten nimmt dieser Druck immer mehr zu, vergleichbar einer geschüttelten Sekt- oder Mineralwasserflasche. Irgendwann ist schließlich der Punkt erreicht, an dem das Vulkangebäude den gewaltigen, aufgebauten Kräften nicht mehr standhalten kann. Es kommt zur Explosion. Abhängig von Intensität und Erscheinungsbild unterscheidet man verschiedene Untertypen solcher explosiven Ausbrüche. Plinius der Ältere beschrieb im Jahre 79 nach Christus beim Vesuv eine pinienförmige, über zehn Kilometer senkrecht aufragende und sich dann in alle Richtungen verbreitende Eruptionssäule. Ihm, der bei diesem Ereignis ums Leben kam, zu Ehren, bezeichnet man Ausbrüche mit einem derartigen Erscheinungsbild als plinianisch. Steigt die Wolke bei der Explosion nicht so senkrecht auf, sondern geht schon in relativ geringer Höhe in die Breite, nennt man den Ausbruch peléanisch. Dieser Typ ist nach dem Vulkan Mont Pelé auf der Karibikinsel Martinique benannt, bei dem man ein solches Verhalten beobachten konnte. Der Stromboli wiederum war namensgebend für weniger heftige, in kurzen Intervallen stattfindende Eruptionen, die strombolianischen Ausbrüche. In der Eifel stößt man schließlich noch auf eine besondere Art explosiver vulkanischer Phänomene, die Maare. Bei ihrer Entstehung spielte, wie auch bei den Schild- und Schichtvulkanen, aufsteigendes Magma die Schlüsselrolle. Dieses Magma traf auf dem Weg nach oben auf eine wasserführende Gesteinsschicht. Beim Kontakt mit der heißen Schmelze verdampfte das Wasser schlagartig und es kam zu einer gewaltigen Dampfexplosion. Diese sprengte einen Trichter von, je nach Maar, bis zu zwei Kilometern Durchmesser und mehreren hundert Metern Tiefe frei, in dem dann die instabil gewordenen Randbereiche und ein Teil des ausgeworfenen Materials stürzten. Ein anderer Teil des Auswurfmaterials lagerte sich um den Trichter ab, der sich anschließend meist durch zulaufendes Grundwasser füllte. So entstanden in den Explosionstrichtern Maarseen, wie hier am Immerather Maar, die meist von einem vegetationsbedeckten Ringwall umgeben sind.
Vulkane–Ausbruchstypen und Entstehung der Maare Übung
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Bestimme die Vulkantypen.
TippsStelle dir beim Schildvulkan immer den Panzer der Schildkröte vor – schon hast du die richtige Form vor Augen.
Beim Schichtvulkan geht es um Schichten, die aufeinander lagern (meist kegelförmig).
LösungHast du dir bereits die Unterschiede zwischen Schicht- und Schildvulkan sowie Maaren merken können? Mithilfe der Skizzen kannst du dir die Unterschiede nochmals genau anschauen:
- Bei Schichtvulkanen erkennst du oberhalb der normalen Gesteinsschichten die Ablagerungen verschiedener Ausbrüche: erkaltetes Lavagestein, Gesteinsbrocken und Lava-Asche. Da die Lava mit einer vergleichsweise niedrigen Temperatur austritt, fließt sie nicht weit. Dies alles sammelt sich kegelförmig um den Krater an.
- Bei Schildvulkanen ist die austretende Lava viel heißer, sie fließt schnell ab. Dabei verteilt sie sich gleichmäßig: schildförmig.
- Bei Maaren trifft heißes Magma auf eine wasserführende Gesteinsschicht. Die Explosion sprengt einen Trichter in den Berg.
- Geysire, heiße Quellen, treten oft in der Nähe von Vulkanen auf. Das heiße Wasser schießt in Form einer Fontäne aus der Erde.
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Benenne den Aufbau eines Schichtvulkans.
TippsVersuche dir eine Eselsbrücke zu bauen: Magma iM Vulkan, Lava außerhaLb.
Eruption ist ein Synonym für Ausbruch.
Lösung- Geschmolzenes Gestein (Magma) sammelt sich in der Magmakammer.
- Der Weg des Magmas an die Oberfläche wird Schlot genannt. Weitere Ausgangswege sind Nebenschlote.
- Bei Schichtvulkanen sind die Schlote oft verstopft (Verstopfung).
- Der Ausbruch kann auch als Eruption bezeichnet werden.
- Die Austrittsstelle ist der Krater. Nach dem Austritt – an der Erdoberfläche – wird das geschmolzene Gestein Lava genannt.
- Neben der Lava werden oft Gesteinsbrocken und gasförmige Stoffe (Stickstoff, Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Wasserdampf) ausgeschieden. Diese Gase sind als Ausbruchswolken von weitem sichtbar.
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Zeige die Merkmale der verschiedenen Vulkantypen auf.
TippsDie Beschreibungen „weniger heiß / viele gelöste Gase / zäh“ gehören zu dem Vulkantyp Schichtvulkan.
Die Beschreibungen „extrem heiß / gasarm / dünnflüssig“ gehören zum Vulkantyp Schildvulkan.
Die Beschreibungen „Dampfexplosion / wasserführend / Trichterform“ gehören zum Vulkantyp Maare.
LösungAls Profi-Vulkanologe kannst du nun die drei Vulkanformen gut beschreiben. Das Besondere am Schichtvulkan ist die eher niedrige Temperatur des Magmas, der hohe Gasanteil und die Zähflüssigkeit.
- Verschiedene Faktoren können zu einer Propfenbildung (Verstopfung) im Schlot führen. Dabei entsteht ein enormer Druck, der sich durch eine gewaltige Explosion löst.
- Die Eruption kann jedoch auch effusiv erfolgen.
- Es gibt drei besondere Formen der Explosion: plinianisch, peléanisch und strombolianisch.
- Beide Faktoren führen zur Dünnflüssigkeit des Magmas bzw. beim Austritt an die Erdoberfläche der Lava.
- Die Lava fließt schnell und gleichmäßig, wodurch die regelmäßige Schildform entsteht.
- Das heiße Magma trifft auf dem Weg an die Erdoberfläche auf eine wasserführende Gesteinsschicht.
- Kannst du dir vorstellen, was passiert? Durch das Zusammentreffen des heißen Magmas mit relativ kühlem Wasser kommt es zu einer gewaltigen Dampfexplosion.
- Die Heftigkeit dieser Explosion sprengt einen riesigen Trichter in den Vulkanberg.
- Dieser füllt sich meist langfristig mit Wasser. Ein Maarsee entsteht.
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Werte die Karte aus.
TippsSchau dir genau die Plattengrenzen an.
Achte genau auf das Symbol der Vulkane auf der Karte; damit kannst du jede Antwort zur Verteilung der Vulkane beantworten.
LösungWenn du die Karte genau betrachtest, findest du die richtigen Antworten schnell. Zusammenfassend lernst du durch die Auswertung der Karte Folgendes:
- Sieben große Platten und einige weitere mittlere und kleinere Platten bilden die Erdkruste.
- Platten driften auseinander oder treffen aufeinander. Bei diesen Bewegungen entstehen Vulkane, Erdbeben und Tsunamis.
- An den Rändern bzw. an den Küsten des Pazifischen Ozeans liegen die meisten Vulkane. Dieses Phänomen wird Pazifischer Feuerring genannt.
- Isländische Vulkane entstehen durch Auseinanderdriften, japanische Vulkane durch Aufeinandertreffen der Platten.
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Bestimme die Vulkane.
TippsStromboli steht für kurze Ausbruchsabstände.
Vesuv steht für lange Ruhephasen.
LösungIn dieser Aufgabe hast du noch einmal die unterschiedlichen Verhaltensweisen der Vulkane wiederholt. Dabei geht es stets um den Wechsel von Ruhe- und Aktivitätsphasen. Bei manchen Vulkanen sind diese Wechselphasen sehr kurz (Minuten), bei anderen länger (Jahre) und bei einigen vergehen Jahrhunderte bis zum nächsten Ausbruch.
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Begründe, warum Menschen in der Nähe von Vulkanen leben.
TippsUm einen besseren Überblick zu gewinnen, kannst du erst die nummerierten Stichworte der Reihe nach sortieren. Dann kannst du die fehlenden Satzteile besser zuordnen.
Achte genau auf den Inhalt. Was passt z. B. besser zu fruchtbarem Boden, was besser zu Rohstoffen?
Lösung- Oft werden Vulkane als unkontrollierbare Feuerberge und Ausbrüche als Naturkatastrophen beschrieben.
- Bedenke jedoch stets, dass die hier beschriebenen Vorteile (fruchtbare Erde, Rohstoffe, Energiegewinnung) das Leben auf der Erde auch sehr positiv beeinflussen.
- Trotz dieser Vorteile fordern Vulkanausbrüche auch eine steigende Zahl an Todesopfern, da die Erdbevölkerung wächst und die Vorteile des fruchtbaren Bodens so intensiv genutzt werden. Neben den Vulkanausbrüchen sind die Menschen in diesen Gebieten oft auch heftigen Erdbeben ausgesetzt.
- Was ist die Lösung? Je intensiver die Wissenschaftler Vulkane erforschen, desto effektiver können sie Ausbrüche vorhersagen. Der Stromboli beispielsweise ist bei Vulkanologen sehr beliebt. Die Ausbrüche sind sehr regelmäßig, kurz und nicht so heftig, deshalb kann hier das Verhalten genau erforscht und Instrumente zur Frühwarnung getestet werden. Sicher ein spannender Beruf...
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