Vulkane und Vulkanismus

Transkript

1 STEOP: System Erde (LV ) Unterstützendes Handoutmaterial zum Themenkomplex 12: Vulkane und Vulkanismus Dieses Handoutmaterial ergänzt die Vorlesungsinhalte. Zur Prüfungsvorbereitung wird weiters empfohlen Kapitel 12 Vulkanismus des Lehrbuchs Press/Siever - Allgemeine Geologie (J. Grotzinger et al.), 5. Aufl., Springer Spektrum, 2008 (hier insbesondere die Kapitelzusammenfassung). Bei Fragen bitte zu kontaktieren: Prof. Lutz Nasdala, Institut für Mineralogie und Kristallographie der Universität Wien UZA2 Raum 2A251 / Telefon / [email protected]

2 Allgemeine Termini: Magma = glutheiße Schmelze, meist silikatisch (auch karbonatisch oder sulfidisch) Lava = unter Entgasung an die Erdoberfläche ausfließendes Magma Vulkan = geologische Struktur, welche entsteht, wenn Gesteinsschmelze an die Oberfläche der Erde (oder eines anderen Planeten) aufsteigt benannt nach der Liparischen Insel Vulcano, Italien; diese war nach der römischen Mythologie die Schmiede des Vulcanus (Gott des Feuers) Vulkanismus = Gesamtheit aller Begleiterscheinungen, die mit dem Aufsteigen glutflüssiger Gesteinsschmelze zur Oberfläche und ihrem Austreten an der Oberfläche verbunden sind

3 Extrusion = genereller Begriff für das Aufsteigen zähflüssigen Magmas in Vulkanen. Ursprünglich wurde der Begriff für den Ausfluss von Lava und den Auswurf von Lockermassen aus Vulkanen geprägt. Vulkanausbruch = es entleert sich entweder die Magmakammer eines Vulkans, oder Magma steigt durch Spalten und Brüche direkt aus dem Erdmantel auf. In der Regel mehr oder weniger zerstörerischer Prozess. Ejektion = explosiver Auswurf von Gesteinsmaterial (Tephra: sowohl Nebengestein als auch magmatisches Material), verbunden mit starker Gasförderung. Effusion = mehr oder minder ruhiges Ausfließen von Lava Pyroklastika (auch pyroklastische Sedimente) = vulkanische Ablagerungen, die zu mehr als 75 % aus Pyroklasten bestehen. Pyroklasten = (Gesteins-)Fragmente, die durch Zerreißen oder Zerbrechen (Fragmentierung) von Gestein oder Magma bei vulkanischen Eruptionen oder anderen vulkanischen Prozessen entstehen (unverfestigte Pyroklasten = Tephra). Lapilli = gröbere Pyroklasten (mm-cm), explosiv gebildet

4 Klassifikation von Vulkanen I: Stratovulkan: (= Schichtvulkan), aus geschichteten Lagen von Lockermassen und Lavaflüssen aufgebaut. Meist spitzkegelige Form; Entstehung aus zähflüssigen weil SiO 2 -reichen und gasreichen Magmen ( C) Schildvulkan: schildartige, großflächige Vulkane, welche aus dünnflüssigen (weil SiO 2 -armen; C) und gasarmen Laven entstehen. Pyroklastische Kegel: (= Aschekegel, Schlackenkegel), kleine, relativ steilflankige Kegel mit ausgeprägt konischer Form Schlackenkegel (cinder cone) = lockere Tephra Schweißschlacken-Kegel (spatter cone) = gröberes, heißes Material (Lapilli, Bomben) Aschekegel (auch hydrovulkanische Kegel; ash cone) = infolge Explosionen durch Kontakt Grund- oder Oberflächenwasser mit aufsteigendem Magma; nach Verfestigung Tuffkegel Tuffring (tuff ring) = analog Tuffkegel, kleiner

5 Klassifikation von Vulkanen II: Caldera: kesselförmiger Krater bzw. Struktur, durch Einsturz zuvor entleerter oberflächennaher Magmenkammern oder durch explosive Eruptionen Maar: schüsselförmige Mulde, welche in vorvulkanischer Landfläche, entstanden durch Wasserdampfexplosionen (bei Zusammentreffen mit Magma). Lavadom: (auch Lavakuppel, Staukuppe), kuppen- oder säulenförmige Erhebung ( Pfropfen ), durch Eruption sehr zähflüssiger Lava Diatrem: wieder verfüllter Schlot bzw. Durchschlagsröhre

6 Lava-Typen: Rhyolitische Laven: SiO 2 -reich, viel Na und K; relativ kalt ( C), zähflüssig, daher oft aufgestaute Massen, welche Gasen das Entweichen verwehren (Explosionen, z.b. Yellowstone); makroskopisch hell Andesitische Laven: mittlerer SiO 2 -Gehalt (intermediär); mittlere Temperatur und Fließgeschwindigkeit; oft Lavapfropfen bildend (z.b. Mount St. Helens) Basaltische Laven: SiO 2 -arm, viel Fe, Mg, Ca; heiß ( C); typischerweise dünnflüssig (hohe Fließgeschwindigkeiten 50 bis >100 km/h), entgasen vergleichsweise einfach Sticklava (Pahoehoe) = Fließen unter dünner erkalteter Oberfläche Brockenlava (A a) = nahezu vollständig entgaste basaltische Lava; dicke, immer wieder kantig zerbrechende Oberfläche Kissenlava (Pillow) = Erstarrung unter Wasser Besonderheiten: Pele s hair, Nornahár (Basaltglas-Fasern), Pele s tears (Basaltglas-Tropfen) Reticulit (schaumartiger Bimsstein)

7 Oben: Lava trees, Kilauea Volcano National Park, Hawaii. Schnellfließende Lava ummantelt (wasserreiche) Palmenstämme und wird dabei abgekühlt; die entstehenden Gesteinsröhren bleiben erhalten. Pahoehoe-Lava (hier: Stricklava), Kilauea Volcano National Park, Hawaii. Alle Fotos privat.

8 Weitere vulkanogene Bildungen: Exhalate = mineralstoffbeladene Dampfaustritte in Zusammenhang mit (meist abklingendem) Vulkanismus Fumarolen: Solfataren: Mofetten: reich an Wasserdampf reich an Schwefelverbindungen reich an Kohlendioxid Gaswolke des Nevado del Ruiz, gesehen am Morgen des 12. September 2013 von Manizales, Kolumbien (ca. 28 km). Foto privat.

9 Vulkanische Risiken und Gefahren: Hauptsächliche Gefahrensursachen: - Pyroklastische Ströme (ca % aller Todesfälle) - indirekte Folgen (z.b. Hunger nach großflächigen Schäden; ca %) - Tsunami (ca. 20 %) - Schlammströme (ca. 15 %) Lavaflüsse: Gefahr eher lokal, da Mengen meist begrenzt; bei Schildvulkanen können jedoch relativ schnell weit entfernte Siedlungen erreicht und gefährdet werden Schlammströme / Schuttströme: (auch Lahare) Bildung wenn pyroklastische Ströme auf Wasser (Fluss, Schneefelder, Gletscher) treffen. Beispiel: Tote in der Stadt Amero (Kolumbien, Zentrale Kordilleren) Zusammenbrüche / Einbruch einer Caldera: z.b. Kollabieren des Gipfelbereichs des Mount St. Helens 1980 Eruptionswolken und pyroklastische Ströme: materielle Schäden durch Überdecken ganzer Landstriche; Gefahr insbesondere wenn noch heißes pyroklastisches Material austritt (Beispiel Pompeij); heute ggf. Behinderung des internationalen Flugverkehrs