Vulkane gibt es in vielen Formen und Größen, angefangen von gewöhnlichen Aschenkegelvulkanen, die sich aus wiederholten Eruptionen aufbauen, und Lavakuppeln, die sich über Vulkanschloten ansammeln, bis hin zu Breitschildvulkanen und zusammengesetzten Vulkanen. Obwohl sie sich in Struktur und Aussehen unterscheiden, teilen sie alle zwei Dinge. Einerseits sind sie alle großartige Naturgewalten, die sowohl erschrecken als auch inspirieren.
Andererseits beruht jede vulkanische Aktivität auf demselben Grundprinzip. Im Wesentlichen sind alle Eruptionen das Ergebnis von Magma unter der Erde, das an die Oberfläche gedrückt wird, wo es als Lava, Asche und Gestein ausbricht. Aber welche Mechanismen treiben diesen Prozess an? Was genau lässt geschmolzenes Gestein aus dem Erdinneren aufsteigen und in die Landschaft explodieren?
Um zu verstehen, wie Vulkane ausbrechen, muss man zuerst die Struktur der Erde betrachten. Ganz oben befindet sich die Lithosphäre, die äußersten Schichten der Erde, die aus dem oberen Mantel und der Kruste besteht. Die Kruste macht ein winziges Volumen der Erde aus und reicht von 10 km Dicke auf dem Meeresboden bis zu maximal 100 km in Bergregionen. Es ist kalt und starr und besteht hauptsächlich aus Silikatgestein.
Unter der Kruste ist der Erdmantel aufgrund seiner Seismologie in Abschnitte unterschiedlicher Dicke unterteilt. Diese bestehen aus dem oberen Mantel, der sich von einer Tiefe von 7 - 35 km (4,3 bis 21,7 mi) bis 410 km (250 mi) erstreckt; die Übergangszone, die zwischen 410 und 660 km liegt; der untere Mantel, der von 660 bis 2.891 km reicht; und die Kern-Mantel-Grenze, die im Durchschnitt ~ 200 km dick ist.
In der Mantelregion ändern sich die Bedingungen gegenüber der Kruste drastisch. Der Druck steigt beträchtlich an und die Temperaturen können bis zu 1000 ° C erreichen, wodurch das Gestein so viskos wird, dass es sich wie eine Flüssigkeit verhält. Kurz gesagt, es erfährt elastisch auf Zeitskalen von Tausenden von Jahren oder mehr. Dieses viskose, geschmolzene Gestein sammelt sich in riesigen Kammern unter der Erdkruste.
Da dieses Magma weniger dicht ist als das umgebende Gestein, „schwebt“ es an die Oberfläche und sucht nach Rissen und Schwächen im Mantel. Als es endlich die Oberfläche erreicht, explodiert es vom Gipfel eines Vulkans. Wenn es sich unter der Oberfläche befindet, wird das geschmolzene Gestein Magma genannt. Wenn es die Oberfläche erreicht, bricht es als Lava, Asche und Vulkangestein aus.
Bei jedem Ausbruch bilden sich Steine, Lava und Asche um den Vulkanschlot. Die Art des Ausbruchs hängt von der Viskosität des Magmas ab. Wenn die Lava leicht fließt, kann sie sich weit bewegen und breite Schildvulkane erzeugen. Wenn die Lava sehr dick ist, entsteht eine bekanntere Kegelvulkanform (auch bekannt als Aschenkegelvulkan). Wenn die Lava extrem dick ist, kann sie sich im Vulkan ansammeln und explodieren (Lavadome).
Ein weiterer Mechanismus, der den Vulkanismus antreibt, ist die Bewegung der Kruste. Um es zu zerlegen, wird die Lithosphäre in mehrere Platten unterteilt, die auf dem Mantel ständig in Bewegung sind. Manchmal kollidieren die Platten, ziehen sich auseinander oder gleiten nebeneinander; was zu konvergenten Grenzen, divergenten Grenzen und Transformationsgrenzen führt. Diese Aktivität treibt die geologische Aktivität an, zu der Erdbeben und Vulkane gehören.
Im ersteren Fall sind häufig Subduktionszonen die Folge, in denen die schwerere Platte unter die leichtere Platte rutscht und einen tiefen Graben bildet. Diese Subduktion verwandelt den dichten Mantel in schwimmfähiges Magma, das durch die Kruste zur Erdoberfläche aufsteigt. Über Millionen von Jahren erzeugt dieses aufsteigende Magma eine Reihe aktiver Vulkane, die als Vulkanbogen bekannt sind.
Kurz gesagt, Vulkane werden durch Druck und Hitze im Mantel sowie durch tektonische Aktivität angetrieben, die zu Vulkanausbrüchen und geologischer Erneuerung führt. Die Verbreitung von Vulkanausbrüchen in bestimmten Regionen der Welt - wie dem Pazifischen Feuerring - hat auch tiefgreifende Auswirkungen auf das lokale Klima und die Geographie. Beispielsweise sind solche Regionen im Allgemeinen bergig, haben einen reichen Boden und erfahren regelmäßig die Bildung neuer Landmassen.
Wir haben hier im Space Magazine viele Artikel über Vulkane geschrieben. Was sind die verschiedenen Arten von Vulkanen?, Was sind die verschiedenen Teile eines Vulkans?, 10 interessante Fakten über Vulkane?, Was ist der pazifische Feuerring?, Olympus Mons: Der größte Vulkan im Sonnensystem.
Willst du mehr Ressourcen auf der Erde? Hier ist ein Link zur NASA-Seite zur bemannten Raumfahrt und hier zur sichtbaren Erde der NASA.
Wir haben auch eine Episode von Astronomy Cast über die Erde als Teil unserer Tour durch das Sonnensystem aufgenommen - Episode 51: Erde.
