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Vulkane

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Vulkane sind Berge, aber sie unterscheiden sich stark von anderen Bergen. Sie sind nicht durch Auffaltung und Zerknitterung entstanden, sondern durch Empordrücken und Erosion. Sie wachsen durch die Ansammlung ihres eigenen eruptiven Materials -- Lava, bombs, (über Asche verkrustete) Flüsse und Tephra (Asche und Staub, die aus der Luft ausfielen). Ein Vulkan ist gewöhnlich ein konischer Hügel oder Berg, aufgetürmt um einen Schlot, der eine Verbindung mit Reservoirs von geschmolzenem Felsen unter der Erdoberfläche darstellt. Der Begriff Vulkan bezeichnet auch die Öffnung oder den Schlot, durch den das flüssige Gestein mit den damit verbundenen Gasen ausgeworfen werden.

Angetrieben von Feuchtigkeit und Gasdruck drückt sich das flüssige Gestein, das leichter ist als der sie umgebende feste Felsen, nach oben und kann letztendlich an schwachen Stellen der Erdkruste durchbrechen. Wenn dies geschieht, beginnt eine Eruption, bei der das geschmolzene Gestein durch den Schlot in Form von nicht explosiven Lavaflüssen austritt oder mit großer Wucht als dicke Wolke von Lavabruchstücken durch die Luft schießt. Größere Bruchstücke fallen um den Schlot herum zurück, und Ansammlungen dieser zurückgefallenen Bruchstücke können unter dem Einfluß der Schwerkraft als Ascheflüsse hangabwärts ins Rutschen kommen. Ein Teil des feineren ausgeworfenen Materials kann vom Wind mitgenommen werden, nur um viele Kilometer entfernt wieder zu Boden zu fallen. Die feinsten Aschepartikel können kilometerweit in die Atmosphäre getragen und von stratosphärischen Winden mehrmals um den Globus geweht werden, bevor sie sich wieder setzen.

Geschmolzener Felsen unter der Erdoberfläche, der in vulkanischen Schloten aufsteigt, wird Magma genannt, aber nach dem Ausbruch aus dem Vulkan nennt man ihn lava. Nach der Entstehung Zig Kilometer unter dem Grund trägt aufsteigende Magma gewöhnlich einige Kristalle, Bruchstücke der umgebenden (festen) Felsen und flüssige Gase, sie ist aber hauptsächlich eine Flüssigkeit, die sich aus Sauerstoff, Silizium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Kalzium, Natrium, Kalium, Titan und Magnesia zusammensetzt. Magmas enthalten auch viele anderen Chemikalien als Spurenelemente. Nach dem Abkühlen kann die Magma Kristalle verschiedener Mineralien bis zum vollständigen Verfestigen bilden und zum Schluß vulkanisches oder magmatisches Gestein bilden.

Die Hitze, die sich im oberen Erdmantel konzentriert, erhöht nach und nach die Temperaturen und schmelzt dabei zunächst örtlich etwas Gestein, indem sie die Materialien mit den niedrigsten Schmelzpunkten verflüssigt, was zu kleinen, isolierten Tropfen führt. Diese Tropfen sammeln sich anschließend, steigen durch Spalten und Brüche auf und können sich letztlich in größeren Taschen oder Höhlen („Sammeltanks“) wenige Kilometer unter der Erdoberfläche versammeln. Steigender Druck innerhalb eines Reservoirs kann die Magma durch strukturell schwache Zonen weiter aufwärts treiben und als Lava an der Oberfläche ausbrechen lassen. Unter den Kontinenten entstehen Magmas sowohl in der Erdkruste als auch in unterschiedlichen Tiefen im oberen Mantel. Die Vielfalt der geschmolzenen Gesteinsarten in der Kruste, zusammen mit der Möglichkeit des Vermischens mit geschmolzenen Materialien aus dem darunter liegenden Mantel, führt zum Entstehen von Magma mit weitgehend unterschiedlichen chemikalischen Zusammensetzungen.

Wenn Magma stark abkühlt, wie es in der Nähe der Erdoberfläche zu erwarten ist, verfestigt sie sich zu vulkanischem Gestein, das letztendlich kristallin oder glasig mit kristallinen Einlagerungen ist. Dementsprechend bildet Lava, die noch schneller auskühlt, vulkanisches Gestein, das normalerweise von einem kleinen Prozentsatz Kristallen oder Fragmenten in einer Matrix wie der von Glas (gelöschter oder superschnell abgekühlter Magma) oder feinkörniger kristallinem Material charakterisiert wird. Wenn Magma niemals an der Oberfläche ausbricht und tief im Untergrund bleibt, kühlt sie natürlich viel langsamer und dies stellt genügend Zeit zur Verfügung, um Kristallisierung und Kristallwachstum zu erlauben, was dann zur Bildung von grobkörnigem, fast vollständig kristallinem Vulkangestein führt. Nach dieser letzten Kristallisation und Verfestigung können solche Felsen viele tausende oder Millionen Jahre später durch Erosion freigelegt und als große Körper so genannter granitischer Felsen, wie sie im Yosemite Nationalpark oder in anderen Teilen der majestätischen Sierra Nevada in Kalifornien präsentiert werden, offen ausgesetzt werden.

Lava, die sich ergießt oder aus einem Schlot ausgeworfen wird, ist rot glühend, verändert sich dann aber in dunkelrot, grau, schwarz oder eine andere Farbe, sobald sie sich abkühlt und verfestigt. Sehr heiße, gasreiche Lava mit reichlich Eisen und Magnesium ist flüssig und fließt wie heißer Teer, etwas kühlere Lava mit einem hohen Anteil Silizium, Natrium und Kalium fließt zähflüssig, in manchen Fällen wie dicker Honig und in anderen wie eine klebrige, verstopfende Masse.

Alle Magmaarten enthalten flüssige Gase, und sobald sie die Oberfläche zu einer Eruption erreichen, kann der verdichtete Druck abbauen und die flüssigen Gase werden entweder still oder explosiv freigesetzt. Ist die Lava dünnflüssig (nicht viskotisch), können die Gase leicht entweichen. Ist die Lava aber dick und zähflüssig (hochviskotisch), werden sich die Gase nicht frei bewegen und einen riesigen Druck aufbauen, um letztendlich in einer Explosion zu entweichen. Die Gase in der Lava lassen sich mit dem Gas in Flaschen mit kohlensäurehaltigen Getränken vergleichen. Wenn man seinen Daumen auf die Öffnung drückt und die Flasche kräftig schüttelt, trennt sich das Gas vom Getränk und bildet Blasen. Nimmt man den Daumen schnell von der Öffnung weg, gibt es eine Miniexplosion von Gas und Flüssigkeit. Die Gase in Lava verhalten sich ganz ähnlich. Ihre plötzliche Ausdehnung bewirkt grauenhafte Explosionen, die sowohl riesige Massen festen Gesteins wie auch Lava, Staub und Asche auswerfen.

Die gewaltsame Trennung der Gase von der Lava kann Schaumfelsen, den man Bimsstein nennt, entstehen lassen. Manchmal ist dieser Schaumfelsen so leicht - wegen der vielen Gasblasen -, daß er sogar in Wasser schwimmt. Bei manchen Eruptionen wird dieses Schaumgestein explosiv in kleine Bruchstücke zertrümmert, die in Form von vulkanischer Schlacke (rot oder schwarz), vulkanischer Asche (normalerweise hellbraun oder grau) und vulkanischem Staub weit in die Luft geschleudert werden. (Nach Tillings)

Erde

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