Abschnitt 10 Endogene geodynamische Prozesse: Magmatismus und Vulkane

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1 Fachbereich Angewandte Geologie Seite 10-1 Abschnitt 10 Endogene geodynamische Prozesse: Magmatismus und Vulkane MAGMATISMUS Magma (gr. = geknetete Masse, Brei): Masse teilweise oder vollständig geschmolzener Silikate mit gelösten Gasen, die, aus der Tiefe aufsteigend, entweder in die Gesteine der Erdkruste eindringt und dort zur Erstarrung kommt (Intrusion) oder bis zur Erdoberfläche gelangt und dort ausfließt (Effusion) oder auch ausgeschleudert wird (Ejektion). (nach Murawski & Meyer 2010) Magmatische Vorgänge - Klassifizierung Plutonismus in der Erdkruste Plutonite - Tiefengesteine - Intrusivgesteine langsame Abkühlung große Kristalle (mm - cm), mittel- bis grobkörnige Gefüge Vulkanismus auf oder in der Nähe der Erdoberfläche Vulkanite - Oberflächengesteine - Effusivgesteine (± Pyroklastite durch Ejektion) rasche Abkühlung kleine Kristalle (µm), felsitische / porphyrische Gefüge oder glasig Magmatische Vorgänge - Formen magmatischer Körper Schematische Darstellung verschiedener magmatischer Intrusivkörper sowie wichtiger vulkanischer Phänomene [10.1]. Nahe der Erdoberfläche bzw. unter Pyroklastitbedeckung eingedrungene Schmelzkörper bilden Subvulkane. Batholithe Stöcke Lakkolithe Gänge (dikes) Lagergänge (sills) PLUTONISMUS Große unregelmäßige Intrusivkörper (Plutone) mit horizontalen Ausdehnungen von mindestens 100 km 2, treten bevorzugt in den Kernen tektonisch deformierter Gebirgsgürtel auf ( Magmenaufstieg, Magmenkammern). Durchschlagen Nebengesteine diskordant. Kleinere Plutone, diskordant zu Nebengesteinen. Konkordante Intrusivkörper (Eindringen von Magma entlang der Schichtflächen von Sedimentgesteinen) Unterseite ± eben, Dach gewölbt. Plattenförmige, diskordante Gesteinskörper, z. T. Transportwege für Magma zur Oberfläche (Magma füllt aufgerissene Spalten). Plattenförmige, konkordante Gesteinskörper (Magma dringt zwischen Schichten / Lagen des Nebengesteins ein).

2 Fachbereich Angewandte Geologie Seite 10-2 VULKANISMUS Einflüsse auf das Verhalten von Magmen beim Austritt an der Erdoberfläche Chemischer Charakter der Schmelze Basisch: niedrig viskos (dünnflüssig) konstruktive Plattenränder (Riftzonen), Intraplattenvulkanismus (hot spots); seltener an destruktiven Plattenrändern Sauer / intermediär: hoch viskos (zähflüssig) destruktive Plattenränder (Kollision / Subduktion) Gehalt an Gas / Wasser in der Schmelze z.b. Verunreinigung von Magmen beim Aufstieg durch Grundwasser / Aufnahme von Meerwasser (bei Subduktion /Aufschmelzung) Erhöhung des Innendrucks der Schmelze bei Druckentlastung Entgasung explosive Formen des Vulkanismus (Ejektion) = phreatomagmatische Effekte Druck und Temperatur steuern Zustand des Magmas zwischen Aufschmelzung und Erstarrung (Rheologie, Gasgehalt, Abkühlung ) Formen des Vulkanismus - Zentraleruptionen Zentraleruptionen: Förderung von Lava / pyroklastischem Material aus einem zentralen Schlot (röhrenartiger Förderkanal) Schematische Darstellung der Elemente eines Schichtvulkans [10.1]. als Beispiel für eine Zentraleruption Schildvulkan: wiederholte, großflächige Lavaergüsse aus einem Zentralkrater. Basaltische Lava, dünnflüssig, effusiver Vulkanismus. Relativ flache Hänge (Bsp. Mauna Loa, Hawaii). Schichtvulkan (Stratovulkan): wechselnde Förderung von (SiO 2 -reicherer) Lava und pyroklastischem Material aus Zentralkrater. Steilere Flanken, stabilisiert durch Gesteinsgänge auf Radial- bzw. Ringspalten (s. Abb. oben). (Bsp. Fujijama, Vesuv, Ätna). Vulkanische Quellkuppen / Staukuppen: SiO 2 -reichere, zähflüssige Lava bleibt in pyroklastischen Deckschichten stecken, die sie aufwölbt, oder wird aus dem Förderschlot an die Oberfläche gequetscht ( Zahnpasta-Effekt ). (Bsp. Drachenfels u. Wolkenburg, Siebengebirge b. Bonn). Schlackenkegel (cinder cone): grobe Fragmente pyroklastischen Lockematerials häufen sich als Ringwall um den Schlot. (Bsp. Vulkane der Eifel und des frz. Zentralmassivs) Krater: schüsselförmige Einsenkung über dem Förderschlot. Caldera: steilwandige, beckenförmige Einsenkung (>> Krater) über entleerter Magmenkammer, deren Dach kollabiert ist (Bsp. Yellowstone-Caldera (4000 km 2 ), Tharandter Wald (Tharandt Caldera, Permokarbon).

3 Fachbereich Angewandte Geologie Seite 10-3 Maare / Diatreme: Explosiver Vulkanismus durch phreatomagmatische Effekte (Grundwasser!) bzw. gasreiche Magmen Bildung von Explosionstrichtern mit Aufschüttungswall (Maare), Durchschlagsröhren (mit Schlotbrekzien = Diatreme). Bildung von Maarseen möglich. (Bsp. Laacher See / Eifel, Maare des frz. Zentralmassivs) Übersicht zu Vulkantypen [10.2]. Entstehung einer Caldera durch Einsturz der Magmenkammer [10.2]. Quellkuppe des Drachenfelses und Staukuppe der Wolkenburg im Siebengebirge [10.2]. Geologischer Schnitt durch den Mt. Somma- Vesuv [10.2]. Nach der Explosion des Vulkans Mt. Somma im Jahre 79 ist innerhalb der Caldera der Vesuv emporgewachsen.

4 Fachbereich Angewandte Geologie Seite 10-4 Formen des Vulkanismus - Spalteneruptionen Spalteneruptionen erfolgen linear entlang von ± vertikalen Spalten an der Erdoberfläche, oftmals über viele Kilometer. Sie sind typisch für den Vulkanismus mittelozeanischer Rücken (Bildung neuer Ozeankruste). Entlang der Laki-Spalte auf Island (Abb.) erfolgte 1783 eine verheerende Eruption, in deren Folge ein großer Teil des Tierbestands auf der Insel und 1/5 der Bevölkerung starben. (Abbildung: Verfasser) Flutbasalte (ausgedehnte, mächtige Basaltdecken) bilden sich, wenn basische Lava aus Spalten auf ± ebenem Gelände ausfließt und die Vulkantätigkeit lange andauert. Sie finden sich auf fast allen Kontinenten (Bsp. Dekkan-Trapp, Indien; Paranà-Becken, Südamerika; Karroo-Basalt, Südafrika u.a.) und werden international als large igneous provinces bezeichnet. Flutbasalt-Decken an der Ostküste Islands (Abbildung: Verfasser) [10.3] Pyroklastische Ströme aus Spalteneruptionen auf Kontinenten haben tuffähnliche pyroklastische Sedimente, die Ignimbrite, gebildet. Sie bestehen aus verschweißten Partikeln der ausgetretenen gasreichen Glutwolken und können große Flächen bedecken. Beispiel: Porphyre der Nordwestsächsischen Senke aus dem Permokarbon (Abb.) Formen des Vulkanismus - Postvulkanische Erscheinungen Fumarolen Gasexhalationen (i. W. Wasserdampf, C) mit gelösten Stoffen Solfataren Gasexhalationen mit Wasserdampf und Schwefelgasen ( C) Mofetten Geysire Thermalwässer / heiße Quellen Exhalationen von CO 2 mit Temperaturen unter 100 C. Lösung CO 2 in Grundwasser Säuerling (Mineralwasser) Springquellen mit periodischen Austritten von aufgeheiztem Sicker- / Grundwasser Ablagerung von inkrustierenden gelösten Stoffen bei Abkühlung / Verdunstung (Kalksinter, SiO 2 )

5 Fachbereich Angewandte Geologie Seite 10-5 Literatur GROTZINGER, J., JORDAN, T.H., PRESS, F. & SIEVER; R. Allgemeine Geologie Auflage, Spektrum Akademischer Verlag MURAWSKI, H. & MEYER, W. Geologisches Wörterbuch. Spektrum Akademischer Verlag, 12. Aufl RICHTER, D.: Allgemeine Geologie. - Walter de Gruyter, Berlin, 4. Auflage 1992 Bildquellen [10.1] RICHTER, D.: Allgemeine Geologie. - Walter de Gruyter, Berlin, 4. Auflage 1992 [10.2] LENZ, L.; WIEDERSICH, B.: Grundlagen der Geologie und Landschaftsformen. - Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig/Stuttgart 1993 [10.3] RAST, H. Vulkane und Vulkanismus. - Teubner Verlagsgesellschaft Leipzig, 2. Auflage 1982.