Wie brechen Vulkane aus? Magma, Gase und die Vulkane der Eifel

Gewaltige Aschewolken über einem Gipfel, Lavafontänen, die den Himmel erleuchten, glühende Gesteinsströme, die einen Hang hinabkriechen – Vulkane sind natürliche Fenster, die zeigen, wie viel Energie noch im Inneren unseres Planeten steckt. Sie sind zerstörerisch und lebensspendend zugleich und eine der Arten, wie sich die Erde erneuert.

Woher kommt das Magma?

Anders als oft gedacht ist das Erdinnere kein riesiger Ozean aus geschmolzenem Gestein. Der Erdmantel unter der Kruste ist fast vollständig fest – sehr heiß und sehr langsam fließend. Gestein schmilzt nur unter besonderen Bedingungen, und die herrschen vor allem an drei Orten:

Das geschmolzene Gestein heißt Magma. Weil es leichter ist als das feste Gestein ringsum, steigt es langsam auf und sammelt sich in Magmakammern wenige Kilometer unter der Oberfläche.

Der Motor des Ausbruchs: Gas

Die eigentliche Kraft, die Magma an die Oberfläche treibt, sind die darin gelösten Gase – vor allem Wasserdampf, dazu Kohlendioxid und Schwefeldioxid.

Man kann es mit einer Flasche Sprudel vergleichen. Solange sie verschlossen ist, bleibt das Gas gelöst, man sieht keine Bläschen. Öffnet man sie, fällt der Druck, und Gas sprudelt heraus. Wurde die Flasche vorher geschüttelt, schäumt sie über.

Beim Magma ist es ähnlich:

1. In der Tiefe, unter hohem Druck, bleiben die Gase im Magma gelöst.
2. Steigt das Magma auf, sinkt der Druck, und die Gase bilden Blasen.
3. Die Blasen dehnen sich aus, das Volumen des Magmas wächst, und es wird nach oben gedrückt.
4. Überwindet der Gasdruck die Festigkeit des darüberliegenden Gesteins, schießt Magma durch einen Kanal, den Schlot, an die Oberfläche.

An der Oberfläche heißt das Magma Lava und ist meist zwischen 700 und 1.200 °C heiß.

Warum sind manche Vulkane ruhig und andere explosiv?

Hawaiis Vulkane erzeugen meist Lavaströme, die ruhig die Hänge hinabfließen – Menschen können aus wenigen Metern zusehen. Vulkane wie der Vesuv, der im Jahr 79 Pompeji zerstörte, oder der Mount St. Helens, der 1980 einen Teil des Berges wegsprengte, sind dagegen für verheerende Explosionen bekannt. Das Geheimnis liegt darin, wie zähflüssig das Magma ist.

Der wichtigste Faktor dafür ist der Anteil an Kieselsäure (Siliziumdioxid):

• Basaltisches Magma (etwa 50 % Kieselsäure) ist flüssiger als Honig. Gas entweicht leicht, Ausbrüche sind meist ruhig mit langen Lavaströmen – etwa auf Hawaii und Island.
• Andesitisches Magma (etwa 60 %) ist zäher. Gas staut sich, Ausbrüche können heftiger sein; Vulkane an Subduktionszonen sind meist von diesem Typ.
• Rhyolithisches Magma (etwa 70 %) ist zäh wie Zahnpasta. Das Gas ist regelrecht gefangen, bis es das Magma zerreißt und als Asche, Bims und glühende Gesteinsbrocken herausschleudert.

Besonders gefährlich sind pyroklastische Ströme: Lawinen aus Hunderte Grad heißem Gas und Asche, die mit weit über 100 Kilometern pro Stunde einen Hang hinabrasen. Sie waren die Hauptursache für die Todesopfer in Pompeji und Herculaneum.

Vulkane können das Klima verändern

Große Ausbrüche wirken weit über ihre Umgebung hinaus. In die obere Atmosphäre geschleudertes Schwefeldioxid bildet winzige Säuretröpfchen, die einen Teil des Sonnenlichts ins All zurückwerfen.

• Der Ausbruch des Pinatubo 1991 senkte die globale Durchschnittstemperatur rund zwei Jahre lang um etwa ein halbes Grad.
• Der Ausbruch des Tambora 1815 führte 1816 in Europa und Nordamerika zum kalten „Jahr ohne Sommer“ mit Missernten und Hungersnöten – auch in Süddeutschland.

Vulkane in Deutschland: die Eifel

Auch Deutschland hat Vulkane. Die bekannteste Vulkanregion ist die Eifel in Rheinland-Pfalz:

• Die runden Maare, etwa das Pulvermaar oder das Weinfelder Maar, entstanden durch Explosionen, als aufsteigendes Magma auf Grundwasser traf.
• Vor rund 13.000 Jahren brach der Laacher-See-Vulkan aus – einer der größten Ausbrüche in Mitteleuropa in den letzten 100.000 Jahren. Seine Asche findet sich bis nach Schweden und Norditalien.
• Die letzten Ausbrüche in der Eifel liegen etwa 11.000 Jahre zurück.

Messungen zeigen, dass unter der Eifel noch Magma vorhanden ist und vulkanische Gase wie Kohlendioxid aufsteigen, etwa als Blasen im Laacher See. Ein künftiger Ausbruch gilt daher als möglich, auch wenn es keine Anzeichen für einen baldigen gibt. Weitere ehemalige Vulkangebiete sind der Vogelsberg in Hessen und der Kaiserstuhl in Baden-Württemberg, dessen fruchtbare Vulkanböden berühmte Weine hervorbringen.

Lassen sich Ausbrüche vorhersagen?

Vulkane „warnen“ weit mehr als Erdbeben. Vulkanobservatorien beobachten genau:

• Kleine Erdbeben: Aufsteigendes Magma bricht Gestein, es kommt zu Schwarmbeben unter dem Vulkan.
• Bodenhebungen: Füllt sich die Magmakammer, wölbt sich die Oberfläche um Millimeter bis Zentimeter auf – messbar mit Satelliten und GPS.
• Gasaustritte: Mehr Schwefel- und Kohlendioxid kann zeigen, dass Magma sich der Oberfläche nähert.

Dank solcher Zeichen konnten vor vielen Ausbrüchen Evakuierungen Tausende Leben retten – die Räumung vor dem Pinatubo ist ein bekanntes Beispiel. Wann genau und wie heftig ein Vulkan ausbricht, bleibt trotzdem schwer vorherzusagen.

Wenn es keine Vulkane gäbe …

Vulkane können zerstören, sind aber auch entscheidend dafür, dass die Erde bewohnbar ist:

• Ihre Gase trugen über Milliarden Jahre zur Entstehung von Atmosphäre und Ozeanen bei.
• Vulkanasche verwittert zu mineralreichen, äußerst fruchtbaren Böden.
• Vulkangebiete liefern Erdwärme; Island heizt damit die meisten Häuser.
• Orte wie Hawaii und Island sind neues Land, das Vulkane geschaffen haben.

Kurz gesagt

Vulkane entstehen, wenn tief geschmolzenes Gestein – Magma – durch seine sich ausdehnenden Gase an die Oberfläche getrieben wird. Dünnflüssiges, kieselsäurearmes Magma erzeugt ruhige Lavaströme, zähes, kieselsäurereiches Magma heftige Explosionen. Große Ausbrüche können sogar das Weltklima abkühlen. Auch Deutschland hat mit der Eifel eine schlafende Vulkanregion. Vulkane bedeuten Gefahr – aber auch fruchtbare Böden, Energie und neues Land.