Magma entsteht dort, wo Hitze und Druck im Erdinneren sehr hoch sind. Dort schmilzt das Gestein und es entsteht ein zähflüssiger Gesteinsbrei, das Magma. In unterirdischen Hohlräumen sammelt sich das Magma und fließt bei steigendem Druck nach oben bis an die Erdoberfläche. Sobald das Magma bei einem Vulkanausbruch aus der Erde quillt, heißt es Lava. Gase, die im Magma eingeschlossen waren, können dann in die Luft entweichen. Daher unterscheiden sich Lava und Magma in ihrer chemischen Zusammensetzung.

Solange die Lava heiß ist, ist sie weich und verformbar. An der Erdoberfläche kühlt die Lava langsam ab und wird fest. Danach kann sie ganz unterschiedlich aussehen, je nachdem wo und wie sie aus der Erde geflossen ist: Wenn zum Beispiel ein Vulkan unter Wasser ausbricht, kühlt die Lava sehr schnell ab. Sie formt sich dabei zu Gebilden, die wie Klumpen oder Kissen aussehen. Man spricht deshalb von Kissenlava. Andere Lavaströme sehen aus wie lange Wollknäuel und heißen darum Stricklava.

Im Lauf der Zeit bilden sich aus Lava verschiedene Gesteine. Besonders dünnflüssige Lava wird nach dem Abkühlen zu dunkelgrauem Basalt. Dieses Gestein wird oft als Pflasterstein für Straßen und Wege verwendet. Wenn Lava bei einem Vulkanausbruch in die Luft geschleudert wird und sich dabei aufbläht wie Schaumstoff, entsteht Bimsstein. Durch die eingeschlossene Luft ist Bimsstein so leicht, dass ein Stück davon auf dem Wasser schwimmen kann. Vulkanasche und Vulkanstaub, die sich verfestigen, werden zu Tuffstein. Aus Tuff sind zum Beispiel in der Vulkaneifel viele Häuser gebaut.

Im Erdmantel, der Gesteinsschicht unter der Erdkruste, herrschen Temperaturen von über tausend Grad Celsius und ein sehr hoher Druck. Sind Hitze und Druck hoch genug, schmilzt das Gestein und wird zu einer zähflüssigen Masse, genannt Magma. Dieses Magma dehnt sich aus und steigt nach oben. Dort sammelt es sich zunächst in Hohlräumen, den Magmakammern. Das alles geschieht aber nicht von heute auf morgen, sondern dauert Zehntausende oder Hundertausende von Jahren.

Wenn die Magmakammer voll ist und kein weiteres Material mehr aufnehmen kann, bahnt sich das heiße Magma seinen Weg nach draußen. Es dringt durch Kanäle und Spalten an die Oberfläche und tritt dort als glühend heiße Lava aus – der Vulkan bricht aus. Den Kanal, durch den das Magma nach oben quillt, nennt man Schlot, seinen Ausgang Krater.

Manche Vulkane spucken regelmäßig Lava, zum Beispiel der Stromboli in Süditalien. Seine Ausbrüche kann man täglich beobachten. Andere Vulkane bleiben Jahrhunderte lang ruhig, sind aber nicht wirklich erloschen. Oft sind ihre Krater mit Lava und Geröll verstopft. Das macht sie sehr gefährlich, denn wenn sie ausbrechen, kann es gewaltige Explosionen geben; bekannt dafür sind zum Beispiel der Vesuv bei Neapel oder der Krakatau in Indonesien. Solche explosiven Ausbrüche sprengen Millionen Tonnen von Gestein in die Luft. Die Aschewolke, die durch den Ausbruch aufsteigt, kann lange in der Luft bleiben und durch den Wind weit verteilt werden. Nur langsam setzt sich diese Wolke dann als feine Ascheschicht auf der Erde ab.

Lava, die nicht in die Luft geschleudert wird, fließt als glühend heißer Strom aus geschmolzenem Gestein vom Kraterrand herab. Wenn dieser Lavastrom abkühlt, erstarrt er zu Lavagestein. Nach und nach bauen Lavaströme, Asche und Gesteinstrümmer einen Berg um den Krater auf – den Vulkankegel.

Ein Großteil der Hitze stammt noch aus den Kindertagen der Erde, als sich Staub und Gesteinsbrocken zu einem Planeten verdichteten. Das Wort „verdichten“ klingt allerdings etwas zu harmlos: In Wirklichkeit muss man sich das vorstellen, wie viele große Meteoriteneinschläge – jeder Einschlag eine gigantische Explosion, die den jungen Planeten aufheizte und das Material schmolz.

Seitdem ist es etwas ruhiger geworden und die Erde kühlt sich wieder ab. Das tut sie allerdings äußerst langsam, die Hitze im Erdinneren kann nur sehr langsam in das Weltall entweichen. Heiße Magmaströme im zähen Erdmantel transportieren die Wärme nach oben. Dort bleibt sie unter der starren Erdkruste wie unter einem Deckel eingeschlossen. Nur langsam gibt das Krustengestein die Wärme ins Weltall ab.

Außerdem wird im Inneren der Erde immer noch Wärme nachproduziert. Das liegt daran, dass die Erde in ihrem Kern eine Menge radioaktiver Stoffe wie beispielsweise Uran besitzt. Seit der Entstehung unseres Planeten zerfallen sie und geben dabei über einen sehr lange Zeitraum Wärme ab. Dieser „Brennstoff“ reicht noch für viele Milliarden Jahre.

Granit entsteht, wenn glutflüssiges Magma beim Abkühlen erstarrt. Auch der dunkel gefleckte Gabbro oder der Monzonit bilden sich aus langsam abkühlendem Magma. Wenn sich dieser Vorgang tief im Inneren der Erde abspielt, sprechen Geologen von Tiefengestein, auch Plutonit genannt.

Dringt der heiße Gesteinsbrei dagegen bei einem Vulkanausbruch nach außen und ergießt sich über die Erdoberfläche, ist von Ergussgestein oder Vulkanit die Rede. Zu den Vulkaniten gehören der leichte Bimsstein, der poröse Tuff oder der Rhyolit, der aus dem gleichen Material wie Granit gebildet wurde, aber eine andere Struktur hat und weniger hart ist, weil er an der Erdoberfläche schneller abkühlt als der Granit in der Tiefe. Auch der Basalt ist ein Vulkanit. Manchmal erstarrt er zu sechseckigen, eng aneinander liegenden Säulen, die aussehen, als wären sie in Form gegossen. Basalt bildet sich an der Erdoberfläche aus der gleichen Masse wie der Gabbro in der Tiefe.

Vulkanite verwittern sofort nach ihrer Bildung, Plutonite erst dann, wenn die darüberliegenden Gesteinsschichten abgetragen sind. Weil sowohl Vulkanite als auch Plutonite aus abgekühltem Magma zu Gestein wurden, zählen beide zu den magmatischen Gesteinen.

Es ist ein ewiger Kreislauf, der dafür sorgt, dass selbst das härteste Gestein sich immer wieder verwandelt und neues daraus entsteht. Die Verwandlung geschieht natürlich nicht von heute auf morgen, sondern über Jahrmillionen. „Mitspieler“ dieses Kreislaufs sind drei Gruppen von Gestein, die jeweils unter anderen Bedingungen entstehen:

Wenn Magma abkühlt, erstarrt die heiße Masse zu magmatischem Gestein. Das kann sowohl an der Erdoberfläche als auch im Inneren der Erde geschehen. Wo sich dagegen Schichten von abgetragenem Gesteinsschutt anhäufen, werden die Sedimente unter der Last des eigenen Gewichts zusammengepresst. Durch diesen Druck verfestigen sie sich zu Sedimentgestein. Hoher Druck und große Hitze im Erdinneren wiederum sorgen dafür, dass sich Gestein verwandelt und ein anderes entsteht. Dann sprechen Geologen von Umwandlungs- oder von metamorphem Gestein.

Diese drei Gesteinstypen sind eng miteinander verbunden: Jeder Typ kann sich in jeden anderen verwandeln. Dieser Gesteinskreislauf wird immer weitergehen, so lange es die Erde gibt.

Dünnflüssige Lava läuft ruhig und gleichmäßig aus dem Krater heraus. Sie kühlt nur langsam ab und fließt weit auseinander. So entstehen ausgedehnte Flächen oder flache Berge, die aussehen wie große Schilde. Daher haben diese Vulkane auch ihren Namen: Schildvulkane. Typische Beispiele sind die Hawaii-Vulkane mit ihren glühenden Lavaseen und Durchmessern von bis zu 400 Kilometern.

Zähflüssige Lava hingegen kommt nicht weit – sie bleibt teilweise schon im Vulkaninneren hängen und verstopft ihn. Darunter drückt weiter Magma nach oben. Der Druck steigt, bis in einer großen Explosion der Lavapfropfen aus dem Vulkan herausgesprengt wird wie ein Korken aus der Sektflasche. Lavafetzen und Gesteinsbrocken fliegen in die Luft und stürzen auf den Vulkan herab. Eine Schicht aus Asche senkt sich auf die Umgebung. Im Lauf der Zeit häuft sich so ein spitzer Berg aus Asche und Gesteinstrümmern auf, der mit jedem Ausbruch Schicht für Schicht höher wird. Bekannte Beispiele für diese Schichtvulkane sind der Ätna auf Sizilien oder der Mount St. Helens in den USA. Wegen ihrer explosiven Ausbrüche sind Schichtvulkane besonders gefährlich.

Daneben gibt es auch Vulkanexplosionen, die unterirdisch stattfinden. Wenn heißes Magma in der Tiefe mit Grundwasser zusammentrifft, verdampft das Wasser schlagartig. Der entstehende Druck ist so hoch, dass das Erdreich darüber in die Luft gesprengt wird. Übrig bleibt ein Loch in der Erdoberfläche, das wie eine Schüssel oder ein Trichter geformt ist, ein Maar. Oft sammelt sich Wasser in diesem Krater, dann entsteht ein Maarsee, wie zum Beispiel der Laacher See in der Eifel.

Wenn nach einem Vulkanausbruch die Magmakammer leer ist, kann der Vulkan darüber einstürzen. Es entsteht eine Vertiefung in der Landschaft, eine Caldera. An der Größe der Caldera lassen sich die Ausmaße der eingestürzten Magmakammer erahnen. Manche sind riesig, wie die Caldera des Ngorongoro in Tansania mit einem Durchmesser von etwa 20 Kilometern. Wenn erneut Magma aus der Tiefe aufsteigt und als Lava austritt, entsteht in der Caldera ein neuer Vulkan; man spricht dann von einem Tochtervulkan. Der Vesuv ist zum Beispiel ein solcher Tochtervulkan: Er entstand in der Caldera des Monte Somma.

Anders als der Erdkern besteht die Erdkruste zum größten Teil aus Nichtmetallen. Dennoch finden sich in ihrem Gestein Metalle wie Eisen, Aluminium, Mangan oder Kalium. Wie häufig sie vorkommen, können Experten (Geochemiker) genau ermitteln. So haben sie herausgefunden, dass rund sieben Prozent der Erdkruste aus Eisen bestehen.

Wie die meisten Metalle tritt Eisen als chemische Verbindung mit anderen Elementen auf, als sogenanntes Erz. Um Eisen aus dem Erzgestein zu gewinnen, wird das Erzgestein gemahlen, mit Kohle gemischt und erhitzt. Dann läuft eine chemische Reaktion ab, die dem Erz die anderen Elemente entzieht, so dass das reine, elementare Eisen übrig bleibt.

Einige Metalle verbinden sich dagegen kaum mit anderen Elementen. Sie verwittern daher nicht und kommen in der Erdkruste in reiner Form vor. Zu diesen „gediegenen Metallen“ gehören Gold, Silber oder Platin. Platin und Gold sind außerdem äußerst selten: Gold ist durchschnittlich nur mit 0,001 Gramm in einer Tonne Gestein enthalten. Als Lagerstätte wird ein Ort aber erst dann bezeichnet, wenn die Tausendfache Menge an Gold enthalten ist – also bei einem Gramm Gold pro Tonne Gestein.

Häufiger als Gold oder Platin sind die „Metalle der Seltenen Erden“. Was merkwürdig klingt, hat eine einfache Begründung: Diese Metalle gelten als selten, weil sie keine eigenen Lagerstätten bilden, also nicht konzentriert sondern nur verstreut vorkommen. Die Rede ist deshalb auch von Gewürzmetallen. Ihre Bedeutung hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen, weil sie zur Herstellung von elektronischen Geräten wie Handys oder Computern benötigt werden.