By: Alan V. Morgan
Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass Vulkane nicht wahllos über die Oberfläche der Erde verstreut sind. Sie befinden sich in der Regel, aber nicht immer, in der Nähe der Ränder der riesigen lithosphärischen Platten, aus denen die Erdoberfläche besteht. Die Form der vulkanischen Landformen spiegelt die Zusammensetzung der Lava wider, die vom Vulkan ausgestoßen wird.
Die Zusammensetzung der Lava beeinflusst auch die Art der Aktivität des Vulkans. Bevor wir auf die Vulkantypen zurückkommen, sollten wir uns noch einmal mit der Beschaffenheit des Magmas befassen und damit, wie die Laven an die Oberfläche gelangen. Abbildung 1a zeigt einen hypothetischen Krustenabschnitt, der sich etwa 10 bis 15 km unter einem Vulkan erstreckt. Das Magma entsteht unter Hitze und Druck tief unter der Erdoberfläche in Magmakammern oder Batholithen (unten in Abb. 1a). Die Gesteinsarten, die man sieht, wenn das Magma in einem Batholithen abkühlt, können Granit (wenn das Gestein sauer ist), vielleicht Syenit oder Diorit (wenn es sich um ein Zwischengestein handelt) oder Gabbro (wenn es basisch ist) sein (siehe die Klassifizierung der magmatischen Gesteine an anderer Stelle in dieser Ausgabe).
Magma, das aus dem Batholithen aufsteigt, bahnt sich seinen Weg an die Oberfläche. Wenn es erstarrt ist, ist das Gestein (bei 1) sehr grobkörnig oder phaneritisch (wegen der langsamen Abkühlung und der reichlich vorhandenen Elemente). Man kann sowohl Fragmente als auch viel größere Stücke der Decke des Batholithen sehen, die in die Magmakammer absinken. Häufig schmelzen diese vollständig oder werden erheblich verändert. In einigen Fällen können kleinere Fragmente in nahezu unveränderter Form rasch an die Oberfläche befördert werden, wo sie uns Aufschluss über die Beschaffenheit der Gesteine in der Tiefe geben können. Diese „seltsamen Gesteine“ werden als Xenolithe bezeichnet.
Abbildung 1a: links. Krustenabschnitt von etwa 15 km
Abbildung 1b: rechte Seite. Drei Vulkane (oben) Skalbreid, Island, ein Vulkan mit basaltischer Lava; (Mitte) Ngauruhoe, Neuseeland, ein Vulkan mit andesitischer Zusammensetzung und (unten) Beerenberg auf Jan Mayen, ein Mischvulkan mit Trachyt und Basalt, die sich mit Asche abwechseln.
Das zur Oberfläche aufsteigende Magma kühlt schneller ab, wenn es in Regionen mit niedrigeren Temperaturen und Drücken aufsteigt. Flüssige Ausläufer der Hauptzufuhr bahnen sich ihren Weg in das Gestein des Landes und bilden Dykes und Sills. Schwellen sind lange, flache Intrusionen, die parallel zur „Maserung“ des Nebengesteins verlaufen. Dykes schneiden quer zur Maserung des Festgesteins. Bei einer transgressiven Schwelle bewegt sich eine flache Intrusion von einer Ebene auf eine andere Ebene im Gestein. Der Bereich bei 2 veranschaulicht eine kleinere Kammer oder ein Reservoir, in dem sich Magma unterhalb der fast senkrechten Leitung zur Oberfläche sammeln könnte. Die sich hier bildenden Kristalle sind kleiner und können vereinzelte größere Kristalle enthalten, die von unten transportiert wurden. Diese zweigliedrige magmatische Gesteinsstruktur ist „hypabyssal“. Ein kleiner Ausläufer, bei dem das Magma das Grundgestein nach oben in eine kuppelförmige Struktur gezwungen hat, wird als Laccolith dargestellt. Die Korngröße ist bei Gesteinen, die auf dieser Ebene erstarren, mittelgroß.
Das Magma steigt weiter nach oben und dringt durch Risse und sich ausdehnende Fugen im Grundgestein bis zu einem Punkt, an dem es schließlich an der Oberfläche austritt. Dies ist die Position des Vulkans. An der Oberfläche, unter relativ niedrigen Temperatur- und Druckbedingungen, entgast das Magma und kühlt schnell ab, wobei Lava mit sehr kleinen (feinkörnigen oder aphanitischen) Kristallen entsteht (bei 3). Die Form des Vulkans spiegelt sich in der chemischen Zusammensetzung der Lava wider, wie in Abbildung 1b zu sehen ist.
Drei Vulkane sind abgebildet. Ganz oben ist der Skalbreid, nördlich von Thingvellir im südlichen Zentralisland. Dies ist ein typisches Beispiel für einen „Schildvulkan“. (So genannt, weil er einem alten Wikingerschild ähnelt, der auf seiner Basis ruht). Hier sind die Basaltlaven sehr flüssig und fließen schnell über die Landschaft. Dies sind Vulkane mit „Montezumas Rache“, und man kann sie leicht mit den Menschen mit „den Läufen“ vergleichen! Da die Lava leicht fließt, haben die Vulkane geringe Neigungswinkel und sind normalerweise nicht explosiv. Allerdings haben sie spektakuläre Lavafontänen und produzieren gewaltige Mengen an Lava. Sie sind durch Vulkane in ozeanischen Gebieten wie Hawaii und Island gut vertreten, aber es gibt sie auch in kontinentalen Gebieten.
Das mittlere Bild zeigt den Ngauruhoe, einen großen (2291 m hohen) Vulkan im Tongariro-Nationalpark auf der Nordinsel Neuseelands. Zwischenvulkane treten häufig in Gebieten auf, in denen Plattenränder subduzieren, d. h. ozeanische Kruste unter die Kontinente abtaucht. Die Vulkane an der Westseite Nordamerikas, in Mittel- und Südamerika und in der Karibik sind häufig von diesem Typ. Diese Vulkane haben steile Flanken und können aufgrund ihrer explosiven Natur sehr katastrophal sein. Sie sind durch einige der karibischen Vulkane (und viele andere anderswo) vertreten. Ich bezeichne diese Vulkane oft als „Verstopfungsvulkane“, und ihr gasförmiger und explosiver Charakter kann leicht mit dem menschlichen Verdauungssystem in Verbindung gebracht werden! Bei der Lava handelt es sich in der Regel um Rhyo-Dazit (eine eher mittlere Zusammensetzung als Rhyolith), Trachyt oder Andesit (benannt nach vulkanischem Gestein entlang der Anden). Der Ngauruhoe stößt häufig Andesit aus und ist einer der aktivsten Vulkane der Welt.
Am unteren Ende befindet sich der Vulkan Beerenberg auf der Insel Nord Jan, Jan Mayen, im Nordatlantik. Beerenberg ist ein klassischer Stratovulkan – ein riesiger Vulkanhaufen, der aus abwechselnden Schichten von Lava und Asche besteht. Der Vulkan ist 2277 m hoch und erstreckt sich weitere drei Kilometer unter dem Meeresspiegel. Dieser Kegel zeigt auch, dass Vulkane im Laufe der Zeit in ihrer Zusammensetzung variieren können. Die meisten der modernen Ausbrüche waren basaltisch, aber der Beerenberg hat auch eine lange Geschichte von trachytischen Ausbrüchen. (Siehe auch den Artikel über Jan Mayen in dieser Ausgabe).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Eruptivgestein, wenn es in der Tiefe gebildet wird, eine grobe Textur (große Kristalle) aufweist, aber wenn es als Lava ausgestoßen wird, sind die Kristalle recht klein. Vulkane, deren Lage in der Regel durch Plattengrenzen oder Spannungen innerhalb von Platten, insbesondere in der Nähe von „Hot Spots“, bestimmt wird, variieren in Form und Aktivität durch die chemische Zusammensetzung der Laven, die ausgestoßen werden.