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Vulkan-Simulation

Ein feuriges Szenario

Heißer Dampf, brodelndes Magma, Krachen und Knirschen, sich den Berg hinterwälzende zähe Glutströme – das sind Bilder von den gefährlichen und zugleich faszinierenden Vulkanen, wie wir sie kennen. Warum brechen Vulkane so plötzlich und mit einer solch vernichtenden Gewalt aus? Was hat die Zusammensetzung der Magma mit der Explosivität zu tun? Welchen Einfluss haben vulkanische Gase? Antworten bietet die Simulation: Hier kann man einen virtuellen Vulkan zur Explosion bringen …

Vulkan-Simulation starten

In dem Beispiel wurden für den virtuellen Vulkan folgende Parameter gewählt: einen großen Schlot, einen relativ hohen Kieselsäuregehalt, einen sehr geringen Wassergehalt und eine hohe Fördergeschwindigkeit. Diese Faktorenkombination sorgt für einen steilen Vulkanbau, besonders explosive Ausbrüche und viel nachströmendes Magma.

Funktionsweise der Vulkan-Simulation

Detailaufnahme der Vulkan-Simulation: Schieberegler

Über Schieberegler lassen sich Parameter wie Schlotgröße, Kieselsäuregehalt, Wassergehalt und Fördergeschwindigkeit einstellen.

Zunächst werden über die vier Schieberegler die einzelnen Parameter des interaktiven Vulkans bestimmt: Schlotgröße, Kieselsäure- und Wassergehalt des Magmas und Fördergeschwindigkeit lassen sich stufenlos regulieren. Zu den einzelnen Faktoren kann man sich Informationstexte durchlesen, indem man mit dem Mauszeiger über das Info-Icon fährt.

Per Start-Button wird nun der Vulkanausbruch ausgelöst! Als Auswertung erhält neben einer eindrucksvollen Animation einen Infotext, der die Wechselwirkung der gewählten Parameter erläutert.

Vulkanismus

Der Planet Erde ist keine starre Kugel – lediglich die dünne Erdkruste besteht aus festem Gestein. Einer heute unbestrittenen Theorie zufolge schwimmen mehrere große und kleine Kontinentalplatten auf dem flüssigen Erdinneren.

Detailaufnahme der Vulkan-Simulation: Vulkanausbruch

In diesem Beispiel hat das Magma einen mittleren Kieselsäuregehalt, der Wasseranteil ist niedrig. Deshalb ist das Magma leicht zähflüssig. Die Fördermenge ist trotz des großen Vulkanschlots gering. Der Ausbruch ist effusiv.

Im Vergleich der Dicke der äußeren Schale zum Durchmesser des hohlen bzw. flüssigen Inneren unterscheiden sich ein Tennisball und die Erde kaum. Es ist also kein Wunder, dass die Erdkruste immer wieder aufbricht, flüssiges Urgestein an die Oberfläche dringt und Erdbeben ganze Regionen nahe der Plattengrenzen erschüttern.

Man kennt heute etwa 500-620 aktive Vulkane, nicht mitgezählt sind die untermeerischen, und etwa 10.000 erloschene Vulkane. Ungefähr 60 Vulkane brechen pro Jahr aus. Manche sind seit Hunderten von Jahren aktiv. Der Stromboli ist beispielsweise seit über 2000 Jahren tätig, und der Kilauea spuckt schon seit 15 Jahren fast ununterbrochen Feuer.

Einflussfaktoren von Vulkanausbrüchen im Überblick

1. Die Größe des Schlots

Der Vulkanschlot verbindet den Vulkankrater bzw. -berg mit der Magmakammer. Die Größe des Schlots und die Fördergeschwindigkeit bestimmten, wie viel Magma aus dem Vulkan tritt. Eine große Fördermenge erhöht die Stärke eines Ausbruchs und die Größe des Vulkanbergs. Ein kleiner Schlot kann aber auch zu verstärkter Explosivität führen, wenn die Fördergeschwindigkeit groß ist.

2. Die Zähflüssigkeit des Magmas

Der Kieselsäuregehalt (SiO2) bestimmt die Fördereigenschaften des Magmas. Hohe Kieselsäuregehalte lassen ein relativ kühles Magma (rhyolitisches Magma) entstehen. Zusammen mit Gasen kann sich bei dieser Magmaart ein instabiler Lavadom bilden, der sich bei Explosion in eine zerstörerische Glutlawine aus Gas und Asche verwandelt.

Zudem machen hohe Kieselsäuregehalte das Magma dickflüssig, der Vulkanberg ist daher steil.

Geringe Kieselsäuregehalte hingegen erzeugen ein flüssiges und heißes (basaltisches) Magma, die Folge sind flache Vulkankegel.

Detailaufnahme der Vulkan-Simulation: Vulkanausbruch

Das Magma enthält in diesem Beispiel wenig Kieselsäure dafür aber viel Wasser. Die Fördergeschwindigkeit ist groß; diese Kombination ergibt trotz flüssigem Magma eine erhöhte Explosivität. Eine Lavafontäne ist die Folge.

3. Der Wassergehalt des Magmas

Die vulkanischen Gase sind eine treibende Kraft des Vulkanismus. Zu ihnen gehören Wasser, Kohlensäure und Schwefelsäure. Sie erhöhen die Explosivität eines Ausbruchs. Ein Ausbruch kann aber auch dann explosiv sein, wenn nur wenig Wasser, Kohlen- und Schwefelsäure im Magma enthalten sind.

4. Die Fördergeschwindigkeit

Die Fördergeschwindigkeit gibt an, mit welcher Geschwindigkeit Magma vom Erdinneren nach oben in die Magmakammer strömt. Mit der Fördergeschwindigkeit nimmt der Druck innerhalb der Magmakammer zu und damit die Stärke eines Ausbruchs. Mit der Fördermenge des ausgeworfenen Magmas wächst auch die Größe des Vulkanbergs. Die Fördermenge wird bestimmt durch die Fördergeschwindigkeit und die Schlotgröße.

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