Vulkanausbruch

Einige der eruptiven Strukturen, die bei vulkanischer Aktivität entstehen (gegen den Uhrzeigersinn): eine plinianische Eruptionssäule, hawaiianische Pahoehoe-Ströme und ein Lavabogen aus einer strombolianischen Eruption ⓘ

Vulkanologen haben mehrere Arten von Vulkanausbrüchen unterschieden, bei denen Lava, Tephra (Asche, Lapilli, vulkanische Bomben und vulkanische Blöcke) und verschiedene Gase aus einem Vulkanschlot oder einer Spalte ausgestoßen werden. Diese sind oft nach berühmten Vulkanen benannt, bei denen diese Art von Verhalten beobachtet wurde. Manche Vulkane zeigen während einer Aktivitätsperiode nur eine einzige charakteristische Eruptionsart, während andere eine ganze Reihe von Eruptionsarten in einer einzigen Eruptionsserie zeigen können. ⓘ

Es gibt drei verschiedene Arten von Eruptionen: ⓘ

Magmatische Eruptionen sind die am häufigsten beobachteten Eruptionstypen. Bei ihnen kommt es zu einer Dekompression von Gas im Magma, die es vorwärts treibt.
Phreatische Eruptionen werden durch die Überhitzung von Dampf durch den Kontakt mit Magma angetrieben. Bei dieser Art von Eruption kommt es häufig nicht zu einer magmatischen Freisetzung, sondern zu einer Granulierung des vorhandenen Gesteins.
Phreatomagmatische Eruptionen werden durch die Kompression von Gas im Magma angetrieben, also durch das direkte Gegenteil des Prozesses, der die magmatische Aktivität antreibt. ⓘ

Innerhalb dieser weit gefassten Eruptionstypen gibt es mehrere Untertypen. Die schwächsten sind hawaiianisch und submarin, dann strombolianisch, gefolgt von vulkanisch und surtseyisch. Die stärksten Eruptionstypen sind Peleanische Eruptionen, gefolgt von Plinianischen Eruptionen; die stärksten Eruptionen werden als Ultra-Plinianisch bezeichnet. Subglaziale und phreatische Eruptionen werden durch ihren Eruptionsmechanismus definiert und variieren in ihrer Stärke. Ein wichtiges Maß für die Eruptionsstärke ist der Vulkanexplosivitätsindex (VEI), eine Skala, die von 0 bis 8 reicht und oft mit den Eruptionstypen korreliert. ⓘ

Ausbruch des Mt. Yasur (Video) ⓘ

Der Vulkanausbruch (Eruption) ist die bekannteste Form des Vulkanismus. Dabei leeren sich auf mehr oder weniger zerstörerische Weise die Magmakammer(n) eines Vulkans, oder Magma steigt durch Spalten und Bruchstellen mehr oder weniger direkt aus dem Erdmantel auf. ⓘ

Der Grund für dieses Phänomen liegt in einer Tiefe um 100 km unter der Erdoberfläche, wo Temperaturen von 1000 bis 1300 °C herrschen. Das schmelzende Gestein dehnt sich aus, Magmakammern entstehen. Die entstehenden Gase erhöhen mit der Zeit den Druck innerhalb der flüssigen Masse; das Magma steigt auf. Überschreitet der Druck einen kritischen Punkt, bricht ein Vulkan aus. ⓘ

Eruptionen, etwa im Fall von Schildvulkanen, können auch durch Ruheperioden unterbrochen und in einzelne Eruptionsphasen unterteilt werden, sie können sich über Monate und Jahrzehnte hinziehen – vgl. Kilauea –, werden aber charakterisiert durch ein verbindendes Merkmal, das sie von der nächsten Eruption unterscheidet: den ganz speziellen chemischen Fingerabdruck, beweisbar durch genaue chemische Laboranalyse der Auswurfprodukte, und der auf eine ganz bestimmte, zeitlich und räumlich begrenzte Magmaquelle verweist. ⓘ

Laut der Geologin Elizabeth Cottrell vom Vulkanüberwachungsprogramm der Smithsonian Institution eruptieren auf der Erdoberfläche im Jahr durchschnittlich etwa 70 Vulkane. In jedem Augenblick sind 20 bis 30 Eruptionen im Gange. Nicht mitgezählt sind dabei die in ihrer großen Mehrzahl noch nicht bekannten Vulkane auf dem Meeresgrund. ⓘ

Eruptionsmechanismen

Diagramm, das die Skala der VEI-Korrelation mit dem gesamten Ejektavolumen zeigt ⓘ

Vulkanische Eruptionen entstehen durch drei Hauptmechanismen:

Gasfreisetzung unter Dekompression, die magmatische Eruptionen auslöst
Ausstoß von mitgerissenen Partikeln bei Dampferuptionen, die phreatische Eruptionen verursachen
Thermische Kontraktion durch Abkühlung bei Kontakt mit Wasser, was zu phreatomagmatischen Eruptionen führt ⓘ

Hinsichtlich der Aktivität werden zwei Arten von Eruptionen unterschieden: explosive Eruptionen und effusive Eruptionen. Explosive Eruptionen sind durch gasgetriebene Explosionen gekennzeichnet, die Magma und Tephra in die Höhe treiben. Effusive Eruptionen hingegen sind durch den Ausstoß von Lava ohne nennenswerte explosive Eruption gekennzeichnet. ⓘ

Vulkanausbrüche sind sehr unterschiedlich stark ausgeprägt. Auf der einen Seite gibt es die effusiven hawaiianischen Eruptionen, die durch Lavafontänen und flüssige Lavaströme gekennzeichnet sind, die in der Regel nicht sehr gefährlich sind. Das andere Extrem sind plinianische Eruptionen, d. h. große, heftige und hochgefährliche explosive Ereignisse. Vulkane sind nicht an einen bestimmten Eruptionsstil gebunden und zeigen häufig viele verschiedene Arten, sowohl passive als auch explosive, sogar innerhalb eines einzigen Eruptionszyklus. Vulkane brechen auch nicht immer vertikal aus einem einzigen Krater in der Nähe ihres Gipfels aus. Bei einigen Vulkanen kommt es zu seitlichen Ausbrüchen und Spalteneruptionen. Viele Eruptionen auf Hawaii gehen von Riftzonen aus, und einige der stärksten Eruptionen des Surtseya-Vulkans ereignen sich entlang von Riftzonen. Wissenschaftler glaubten, dass sich die Magmaschübe in der Magmakammer vermischten, bevor sie nach oben stiegen - ein Prozess, der schätzungsweise mehrere tausend Jahre dauerte. Vulkanologen der Columbia University fanden jedoch heraus, dass der Ausbruch des Vulkans Irazú in Costa Rica im Jahr 1963 wahrscheinlich durch Magma ausgelöst wurde, das innerhalb weniger Monate ununterbrochen aus dem Erdmantel aufstieg. ⓘ

Vulkanischer Explosivitätsindex

Der Vulkanexplosivitätsindex (kurz VEI) ist eine Skala von 0 bis 8 zur Messung der Stärke von Eruptionen. Er wird vom Global Volcanism Program der Smithsonian Institution verwendet, um die Auswirkungen historischer und prähistorischer Lavaströme zu bewerten. Sie funktioniert ähnlich wie die Richterskala für Erdbeben, da jedes Intervall des Wertes eine Verzehnfachung der Stärke darstellt (sie ist logarithmisch). Die große Mehrheit der Vulkanausbrüche hat einen VEI zwischen 0 und 2.

Vulkanische Eruptionen nach VEI-Index

VEI	Höhe der Fahne	Eruptives Volumen *	Eruptionstyp	Häufigkeit **	Beispiel ⓘ
0	<100 m (330 ft)	1.000 m³ (35.300 cu ft)	Hawaii	Kontinuierlich	Kīlauea
1	100-1.000 m (300-3.300 ft)	10.000 m³ (353.000 cu ft)	Hawaiianisch/Strombolianisch	Täglich	Stromboli
2	1-5 km (1-3 mi)	1.000.000 m³ (35.300.000 cu ft) ^†	Strombolianisch/Vulkanisch	Zweiwöchentlich	Galeras (1992)
3	3-15 km (2-9 mi)	10.000.000 m³ (353.000.000 cu ft)	Vulkanisch	3 Monate	Nevado del Ruiz (1985)
4	10-25 km (6-16 mi)	100.000.000 m³ (0,024 cu mi)	Vulkanisch/Peläisch	18 Monate	Eyjafjallajökull (2010)
5	>25 km (16 mi)	1 km³ (0,24 cu mi)	Plinianisch	10-15 Jahre	Mount St. Helens (1980)
6	>25 km (16 mi)	10 km³ (2 cu mi)	Plinianisch/Ultra-Plinianisch	50-100 Jahre	Berg Pinatubo (1991)
7	>25 km (16 mi)	100 km³ (20 cu mi)	Ultra-Plinium	500-1000 Jahre	Tambora (1815)
8	>25 km (16 mi)	1.000 km³ (200 cu mi)	Supervulkanisch	50.000+ Jahre	Tobasee (74 k.J.)
* Dies ist das eruptive Mindestvolumen, das erforderlich ist, damit der Ausbruch in diese Kategorie fällt. ** Die Werte sind eine grobe Schätzung. Sie geben die Häufigkeit von Vulkanen dieser Größenordnung ODER HÖHER an. † Es gibt eine Diskontinuität zwischen der 1. und 2. VEI-Stufe; anstatt um eine Größenordnung von 10 steigt der Wert um eine Größenordnung von 100 (von 10.000 auf 1.000.000).

Magmatische Eruptionen

Magmatische Eruptionen erzeugen bei der explosiven Dekompression durch Gasfreisetzung juvenile Gesteinsbrocken. Die Intensität dieser Eruptionen reicht von relativ kleinen Lavafontänen auf Hawaii bis hin zu katastrophalen ultraplinischen Eruptionssäulen, die mehr als 30 km hoch sind und damit größer als der Ausbruch des Vesuvs im Jahr 79, der Pompeji unter sich begrub. ⓘ

Hawaii

Diagramm einer hawaiianischen Eruption. (Legende: 1. Aschewolke 2. Lavafontäne 3. Krater 4. Lavasee 5. Fumarolen 6. Lavastrom 7. Schichten aus Lava und Asche 8. Schicht 9. Schwelle 10. Magmakanal 11. Magmakammer 12. Deich) Klicken Sie für eine größere Version. ⓘ

Hawaiianische Eruptionen sind ein Typ von Vulkanausbrüchen, der nach den hawaiianischen Vulkanen benannt ist, für die dieser Eruptionstyp charakteristisch ist. Hawaiianische Eruptionen sind die ruhigsten Arten von vulkanischen Ereignissen, die durch den effusiven Ausbruch von sehr flüssigen basaltartigen Laven mit geringem Gasgehalt gekennzeichnet sind. Das Volumen des ausgeworfenen Materials bei hawaiianischen Eruptionen ist weniger als halb so groß wie bei anderen Eruptionstypen. Durch die stetige Produktion kleiner Lavamengen entsteht die große, breite Form eines Schildvulkans. Die Eruptionen konzentrieren sich nicht wie bei anderen Vulkantypen auf den Hauptgipfel, sondern erfolgen häufig aus Schloten rund um den Gipfel und aus Spaltschloten, die vom Zentrum ausstrahlen. ⓘ

Hawaiianische Eruptionen beginnen oft als eine Reihe von Schlotausbrüchen entlang eines Spaltschlots, ein so genannter "Feuervorhang". Diese erlöschen, wenn sich die Lava an einigen wenigen Schloten zu konzentrieren beginnt. Eruptionen an zentralen Schloten hingegen haben oft die Form großer Lavafontänen (sowohl kontinuierlich als auch sporadisch), die Hunderte von Metern oder mehr hoch werden können. Die Partikel aus den Lavafontänen kühlen in der Regel in der Luft ab, bevor sie auf den Boden auftreffen, was zur Anhäufung von schlackenartigen Schlackenfragmenten führt; wenn die Luft jedoch besonders dicht mit Schlacken gefüllt ist, können sie aufgrund der Umgebungshitze nicht schnell genug abkühlen und treffen noch heiß auf den Boden, wobei sich die Schlackenkegel bilden. Wenn die Eruptionsraten hoch genug sind, können sie sogar spritzergespeiste Lavaströme bilden. Hawaiianische Eruptionen sind oft extrem langlebig; Puʻu ʻŌʻō, ein Vulkankegel auf dem Kilauea, brach über 35 Jahre lang ununterbrochen aus. Ein weiteres Merkmal des hawaiianischen Vulkanismus ist die Bildung aktiver Lavaseen, sich selbst erhaltende Becken aus roher Lava mit einer dünnen Kruste aus halb erkaltetem Gestein. ⓘ

Fließende Pahoehoe-Lava vom Kilauea, Hawaiʻi ⓘ

Die Ströme der hawaiianischen Eruptionen sind basaltisch und lassen sich anhand ihrer strukturellen Merkmale in zwei Typen unterteilen. Pahoehoe-Lava ist ein relativ glatter Lavastrom, der wellenförmig oder seilartig sein kann. Sie können sich als ein Blatt, durch das Vorrücken von "Zehen" oder als eine sich schlängelnde Lavasäule bewegen. A'a-Lavaströme sind dichter und zähflüssiger als Pahoehoe und bewegen sich tendenziell langsamer. Die Ströme können 2 bis 20 m (7 bis 66 Fuß) dick sein. A'a-Lavaströme sind so dick, dass die äußeren Schichten zu einer schuttartigen Masse abkühlen, die das noch heiße Innere isoliert und dessen Abkühlung verhindert. A'a-Lava bewegt sich auf eigentümliche Weise - die Vorderseite des Stroms wird durch den Druck von hinten steiler, bis sie abbricht, woraufhin sich die allgemeine Masse dahinter vorwärts bewegt. Pahoehoe-Lava kann manchmal aufgrund zunehmender Viskosität oder zunehmender Scherrate zu A'a-Lava werden, aber A'a-Lava wird nie zu einem Pahoehoe-Strom. ⓘ

Hawaiianische Eruptionen sind für mehrere einzigartige vulkanologische Objekte verantwortlich. Kleine vulkanische Partikel werden vom Wind getragen und geformt, wobei sie schnell zu tränenförmigen glasigen Fragmenten abkühlen, die als Peles Tränen (nach Pele, der hawaiianischen Vulkangottheit) bekannt sind. Bei besonders starkem Wind können diese Brocken sogar die Form von langgezogenen Strängen annehmen, die als Peles Haare bekannt sind. Manchmal lüftet sich Basalt zu Retikulit, der Gesteinsart mit der geringsten Dichte auf der Erde. ⓘ

Obwohl hawaiianische Eruptionen nach den Vulkanen von Hawaii benannt sind, beschränken sie sich nicht notwendigerweise auf diese; die größte jemals aufgezeichnete Lavafontäne bildete sich 1986 auf der Insel Izu Ōshima (auf dem Berg Mihara), ein 1.600 m hoher Lavastrom, der mehr als doppelt so hoch war wie der Berg selbst (der 764 m hoch ist). ⓘ

Zu den Vulkanen mit bekannter hawaiianischer Aktivität gehören:

Puʻu ʻŌʻō, ein parasitärer Schlackenkegel am Kilauea auf der Insel Hawaiʻi, der von 1983 bis 2018 kontinuierlich ausbrach. Die Eruptionen begannen am 3. Januar 1983 mit einem 6 km langen spaltenbasierten "Feuervorhang". Danach kam es zu zentralisierten Eruptionen am östlichen Graben des Kilauea, die schließlich den Kegel aufbauten.
Eine Liste aller Vulkane auf Hawaii finden Sie unter Liste der Vulkane in der Hawaii-Emperor-Seamount-Kette.
Ätna, Italien.
Der Berg Mihara im Jahr 1986 (siehe oben) ⓘ

Strombolischer Ausbruch

Diagramm einer strombolianischen Eruption. (Legende: 1. Aschewolke 2. Lapilli 3. Vulkanischer Ascheregen 4. Lavafontäne 5. Vulkanische Bombe 6. Lavastrom 7. Schichten aus Lava und Asche 8. Schicht 9. Deich 10. Magmakanal 11. Magmakammer 12. Schwelle) Klicken Sie für eine größere Version. ⓘ

Strombolianische Eruptionen sind eine Art von Vulkanausbruch, benannt nach dem Vulkan Stromboli, der seit Jahrhunderten fast ununterbrochen ausbricht. Strombolianische Eruptionen werden durch das Zerplatzen von Gasblasen im Magma ausgelöst. Diese Gasblasen im Magma sammeln sich an und verschmelzen zu großen Blasen, den so genannten Gasbutzen. Diese Blasen werden groß genug, um durch die Lavasäule aufzusteigen. An der Oberfläche angekommen, lässt der Luftdruckunterschied die Blase mit einem lauten Knall platzen, wobei das Magma ähnlich wie eine Seifenblase in die Luft geschleudert wird. Aufgrund des hohen Gasdrucks der Laven findet die weitere Aktivität im Allgemeinen in Form von episodischen explosiven Eruptionen statt, die von den charakteristischen lauten Knallgeräuschen begleitet werden. Während der Ausbrüche treten diese Explosionen bis zu alle paar Minuten auf. ⓘ

Der Begriff "strombolianisch" wurde unterschiedslos verwendet, um eine Vielzahl von Vulkanausbrüchen zu beschreiben, die von kleinen vulkanischen Explosionen bis hin zu großen Eruptionssäulen reichen. In Wirklichkeit handelt es sich bei echten strombolianischen Eruptionen um kurzlebige und explosive Ausbrüche von Laven mit mittlerer Viskosität, die oft hoch in die Luft geschleudert werden. Die Säulen können Hunderte von Metern hoch sein. Die Laven, die bei strombolianischen Eruptionen entstehen, sind eine relativ zähflüssige Basaltlava, deren Endprodukt meist Schlacke ist. Aufgrund der relativen Passivität strombolianischer Eruptionen und der Tatsache, dass sie den Quellschlot nicht beschädigen, können strombolianische Eruptionen über Tausende von Jahren unvermindert fortgesetzt werden und gehören zu den am wenigsten gefährlichen Eruptionstypen. ⓘ

Ein Beispiel für die Lavabögen, die sich bei strombolianischer Aktivität bilden. Dieses Bild zeigt den Stromboli selbst. ⓘ

Strombolianische Eruptionen schleudern vulkanische Bomben und Lapilli-Fragmente aus, die sich auf parabolischen Bahnen bewegen, bevor sie in der Nähe ihres Ursprungsschlots landen. Durch die ständige Anhäufung kleiner Fragmente entstehen Schlackenkegel, die vollständig aus basaltischen Pyroklasten bestehen. Diese Form der Akkumulation führt in der Regel zu gut geordneten Tephra-Ringen. ⓘ

Strombolianische Eruptionen ähneln den hawaiianischen Eruptionen, aber es gibt auch Unterschiede. Strombolianische Eruptionen sind lauter, erzeugen keine anhaltenden Eruptionssäulen, produzieren keine vulkanischen Produkte, die mit hawaiianischem Vulkanismus in Verbindung gebracht werden (insbesondere Peles Tränen und Peles Haar), und produzieren weniger geschmolzene Lavaströme (obwohl das eruptive Material dazu neigt, kleine Rinnsale zu bilden). ⓘ

Zu den Vulkanen mit bekannter strombolianischer Aktivität gehören:

Parícutin, Mexiko, der 1943 aus einer Spalte in einem Maisfeld ausbrach. Nach zwei Jahren ließ die pyroklastische Aktivität nach, und der Ausstoß von Lava aus seiner Basis wurde zur Hauptaktivität. Die Eruptionen hörten 1952 auf, und die letzte Höhe betrug 424 m. Dies war das erste Mal, dass Wissenschaftler den kompletten Lebenszyklus eines Vulkans beobachten konnten.
Der Ätna in Italien, der bei seinen jüngsten Ausbrüchen strombolianische Aktivität gezeigt hat, z. B. 1981, 1999, 2002-2003 und 2009.
Der Mount Erebus in der Antarktis, der südlichste aktive Vulkan der Welt, dessen Ausbrüche seit 1972 beobachtet werden. Die Eruptionstätigkeit am Erebus besteht aus häufiger strombolianischer Aktivität.
Stromboli selbst. Der Namensgeber der leichten explosiven Aktivität, die er besitzt, war während der gesamten geschichtlichen Zeit aktiv; im Wesentlichen kontinuierliche strombolianische Eruptionen, die gelegentlich von Lavaströmen begleitet werden, sind auf Stromboli seit mehr als einem Jahrtausend aufgezeichnet worden. ⓘ

Die Bezeichnung Strombolianische Eruption bezieht sich auf den Vulkan Stromboli, der sich auf einer weiteren der Äolischen Inseln in Süditalien befindet. ⓘ

Der Stromboli ist ständig aktiv, im Altertum bezeichnete man ihn daher als Leuchtturm des Mittelmeeres. In unregelmäßigen Abständen (wenige Minuten bis stündlich) kommt es an mehreren Krateröffnungen zu größeren und kleineren Eruptionen. Das ausgeworfene Material fällt meist in den Krater zurück oder es rollt teilweise über die Sciara del Fuoco ins Meer. ⓘ

Dieser regelmäßige Auswurf von Lavafetzen, Schlacken und Aschen ist so typisch für Stromboli, dass der Begriff Strombolische oder Strombolianische Aktivität allgemein für Vulkanaktivität dieser Art verwendet wird. Diese kontinuierliche Aktivität ist durch die so genannte Zwei-Phasen-Konvektion begründet. In einer gewissen Höhe des Schlotes ist der Dampfdruck der Gase größer als der Druck der sich über den Gasen befindenden Flüssigkeit. Die dadurch gebildeten Gasblasen steigen auf und reißen durch ihr Zerplatzen an der Oberfläche Magmafetzen mit sich. Diese Ausgasung bringt eine Erhöhung der Dichte der betroffenen Schmelze mit sich, die nun wiederum absinkt und somit einen stetigen Kreislauf darstellt. ⓘ

Vulkanisch

Schema eines vulkanischen Ausbruchs. (Legende: 1. Aschewolke 2. Lapilli 3. Lavafontäne 4. vulkanischer Ascheregen 5. Vulkanische Bombe 6. Lavastrom 7. Schichten aus Lava und Asche 8. Schicht 9. Schwelle 10. Magmakanal 11. Magmakammer 12. Deich) Klicken Sie für eine größere Version. ⓘ

Vulkanische Eruptionen sind eine Art von Vulkanausbrüchen, die nach dem Vulkan Vulcano benannt sind. Sie wurde so benannt, nachdem Giuseppe Mercalli die Eruptionen von 1888 bis 1890 beobachtet hatte. Bei vulkanischen Eruptionen erschwert das zähflüssige Magma im Inneren des Vulkans das Entweichen von Blasengasen. Ähnlich wie bei strombolianischen Eruptionen führt dies zum Aufbau eines hohen Gasdrucks, der schließlich die Magmakappe sprengt und zu einer explosiven Eruption führt. Im Gegensatz zu strombolianischen Eruptionen sind die ausgeworfenen Lavafragmente jedoch nicht aerodynamisch, was auf die höhere Viskosität des vulkanischen Magmas und die stärkere Einbindung von kristallinem Material zurückzuführen ist, das von der ehemaligen Kappe abgebrochen ist. Sie sind auch explosiver als ihre strombolianischen Gegenstücke, mit eruptiven Säulen, die oft zwischen 5 und 10 km hoch sind. Schließlich sind die vulkanischen Ablagerungen eher andesitisch bis dakitisch als basaltisch. ⓘ

Die anfängliche vulkanische Aktivität ist durch eine Reihe von kurzlebigen Explosionen gekennzeichnet, die einige Minuten bis einige Stunden dauern und durch den Auswurf von vulkanischen Bomben und Blöcken gekennzeichnet sind. Durch diese Eruptionen wird der Lavadom, der das Magma am Boden hält, abgetragen und zerfällt, was zu wesentlich ruhigeren und kontinuierlichen Eruptionen führt. Ein frühes Anzeichen für künftige vulkanische Aktivität ist also das Wachstum des Lavadoms, und sein Zusammenbruch führt zu einem Ausstoß von pyroklastischem Material den Vulkanhang hinunter. ⓘ

Ausbruch des Tavurvur in Papua-Neuguinea ⓘ

Die Ablagerungen in der Nähe des Schlots bestehen aus großen vulkanischen Blöcken und Bomben, wobei die so genannten "Brotkrustenbomben" besonders häufig vorkommen. Diese tief gerissenen Vulkanbrocken entstehen, wenn die Außenseite der ausgeworfenen Lava schnell zu einer glasigen oder feinkörnigen Schale abkühlt, das Innere jedoch weiter abkühlt und blasig wird. Das Zentrum des Fragments dehnt sich aus und reißt das Äußere auf. Der Großteil der vulkanischen Ablagerungen besteht jedoch aus feinkörniger Asche. Die Asche ist nur mäßig dispergiert, und ihre Häufigkeit deutet auf einen hohen Fragmentierungsgrad hin, der das Ergebnis eines hohen Gasgehalts im Magma ist. In einigen Fällen wurde festgestellt, dass diese Gase das Ergebnis einer Wechselwirkung mit Meteorwasser sind, was darauf hindeutet, dass vulkanische Eruptionen teilweise hydrovulkanisch sind. ⓘ

Zu den Vulkanen, die vulkanische Aktivität gezeigt haben, gehören:

Sakurajima, Japan, ist seit 1955 fast ununterbrochen vulkanisch aktiv.
Tavurvur, Papua-Neuguinea, einer von mehreren Vulkanen in der Rabaul Caldera.
Der Vulkan Irazú in Costa Rica zeigte bei seinem Ausbruch 1965 vulkanische Aktivität. ⓘ

Man schätzt, dass mindestens die Hälfte aller bekannten Vulkanausbrüche des Holozäns vulkanische Eruptionen sind. ⓘ

Peléan

Schema der Eruption des Peléan. (Legende: 1. Aschewolke 2. Vulkanischer Ascheregen 3. Lava-Dom 4. Vulkanische Bombe 5. Pyroklastischer Strom 6. Schichten aus Lava und Asche 7. Schicht 8. Magmakanal 9. Magmakammer 10. Deich) Klicken Sie für eine größere Version. ⓘ

Pelé-Ausbrüche (oder nuée ardente) sind eine Art von Vulkanausbruch, benannt nach dem Vulkan Mount Pelée auf Martinique, wo 1902 ein Pelé-Ausbruch stattfand, der zu den schlimmsten Naturkatastrophen der Geschichte zählt. Bei peläischen Eruptionen werden große Mengen an Gas, Staub, Asche und Lavafragmenten aus dem Zentralkrater des Vulkans geschleudert, angetrieben durch den Einsturz von Rhyolith-, Dazit- und Andesit-Lavadomen, die oft große Eruptionssäulen bilden. Ein frühes Anzeichen für eine bevorstehende Eruption ist das Wachstum eines so genannten Peléan oder Lavastachels, einer Ausbuchtung im Gipfelbereich des Vulkans, die den vollständigen Kollaps vorwegnimmt. Das Material stürzt in sich zusammen und bildet einen sich schnell bewegenden pyroklastischen Strom (bekannt als Block- und Aschestrom), der sich mit enormer Geschwindigkeit, oft über 150 km pro Stunde, die Bergflanke hinunter bewegt. Diese Erdrutsche machen den Ausbruch des Peléan zu einer der gefährlichsten Eruptionen der Welt, die bewohnte Gebiete zerreißen und schwere Verluste an Menschenleben verursachen können. Der Ausbruch des Pelée im Jahr 1902 verursachte enorme Zerstörungen, tötete mehr als 30 000 Menschen und zerstörte St. Pierre vollständig - das schlimmste vulkanische Ereignis des 20. ⓘ

Peléan-Ausbrüche zeichnen sich vor allem durch die glühenden pyroklastischen Ströme aus, die sie verursachen. Die Mechanik eines peläischen Ausbruchs ist der eines vulkanischen Ausbruchs sehr ähnlich, mit dem Unterschied, dass die Struktur des Vulkans bei peläischen Ausbrüchen einem höheren Druck standhält, so dass die Eruption in Form einer einzigen großen Explosion und nicht in Form mehrerer kleinerer Ausbrüche erfolgt. ⓘ

Zu den bekannten Vulkanen mit peläischer Aktivität gehören:

Berg Pelée, Martinique. Der Ausbruch des Mount Pelée im Jahr 1902 verwüstete die Insel vollständig, zerstörte St. Pierre und hinterließ nur 3 Überlebende. Der Eruption ging das Wachstum eines Lavadoms unmittelbar voraus.
Vulkan Mayon, der aktivste Vulkan der Philippinen. Er war Schauplatz vieler verschiedener Ausbrüche, auch des Peléan. Etwa 40 Schluchten gehen vom Gipfel aus und bilden den Weg für häufige pyroklastische Ströme und Schlammlawinen in das darunter liegende Flachland. Der heftigste Ausbruch des Mayon ereignete sich 1814 und forderte über 1200 Todesopfer.
Die Eruption des Mount Lamington im Jahr 1951. Vor diesem Ausbruch war der Gipfel noch nicht einmal als Vulkan erkannt worden. Mehr als 3 000 Menschen kamen dabei ums Leben, und der Ausbruch ist zu einem Maßstab für die Untersuchung großer peläischer Eruptionen geworden. ⓘ

Pyroklastische Ströme am Vulkan Mayon, Philippinen, 1984
Der Lavastrudel, der sich nach dem Ausbruch des Mount Pelée 1902 bildete
Mount Lamington nach der verheerenden Eruption von 1951 ⓘ

Peleanische Eruption ⓘ

Dieser Eruptionstyp ist benannt nach dem Ausbruchsverhalten des Vulkans Montagne Pelée auf Martinique. ⓘ

Diese Art des Vulkanausbruchs zeichnet sich durch eine sehr hohe Viskosität des aufsteigenden Magmas aus. Dieses kann oftmals noch während des Aufstiegs erhärten und den Hauptschlot für nachfolgende Ausbrüche in Pfropfenform verschließen. In der Folge suchen sich die vulkanischen Fluide und Gase Seitenschlote und Risse im Gestein und brechen oftmals unter hohem Druck auf lateralem Wege in Form von Glutwolken durch die Flanken des Berges. Diese Pelée-Dynamik zählt zur Gruppe der an Gase gebundenen Dynamiken (im Gegensatz zu den an Wasser gebundenen Dynamiken) und kann auch dahingehend wirken, dass dickflüssige Lava unmittelbar abgelagert wird, sobald sie die Erdoberfläche erreicht und an den Austrittsstellen halbstabile Lavadome bildet. Wenn diese kollabieren, bilden sich an den Berghängen pyroklastische Ströme. ⓘ

Plinianisch

Diagramm einer plinianischen Eruption. (Legende: 1. Aschewolke 2. Magmakanal 3. Vulkanischer Ascheregen 4. Schichten aus Lava und Asche 5. Schicht 6. Magmakammer) Klicken Sie für eine größere Version. ⓘ

Plinianische Eruptionen (oder vesuvianische Eruptionen) sind eine Art von Vulkanausbruch, der nach dem historischen Ausbruch des Vesuvs im Jahr 79 n. Chr. benannt ist, der die römischen Städte Pompeji und Herculaneum unter sich begrub, und insbesondere nach seinem Chronisten Plinius dem Jüngeren. Der Prozess, der plinianische Eruptionen antreibt, beginnt in der Magmakammer, wo gelöste flüchtige Gase im Magma gespeichert sind. Die Gase blähen sich auf und sammeln sich, während sie durch den Magmakanal aufsteigen. Diese Blasen verklumpen und explodieren, sobald sie eine bestimmte Größe erreicht haben (etwa 75 % des Gesamtvolumens des Magmakanals). Durch die Enge des Magmakanals werden die Gase und das damit verbundene Magma nach oben gedrückt und bilden eine Eruptionssäule. Die Eruptionsgeschwindigkeit wird durch den Gasgehalt der Säule gesteuert, und Gesteine mit geringer Festigkeit an der Oberfläche brechen in der Regel unter dem Druck der Eruption und bilden eine aufgeweitete Ausgangsstruktur, die die Gase noch schneller nach oben drückt. ⓘ

Diese massiven Eruptionssäulen sind das charakteristische Merkmal einer plinianischen Eruption und reichen bis zu 2 bis 45 km in die Atmosphäre. Der dichteste Teil der Gassäule, direkt über dem Vulkan, wird durch die Ausdehnung des Gases im Inneren angetrieben. Mit zunehmender Höhe dehnt sich die Wolke aus und wird weniger dicht, Konvektion und thermische Ausdehnung der Vulkanasche treiben sie noch weiter in die Stratosphäre. An der Spitze der Aschewolke treiben starke Winde die Aschewolke in eine vom Vulkan wegführende Richtung. ⓘ

Eruptionssäule des Vulkans Redoubt vom 21. April 1990, von der Kenai-Halbinsel aus gesehen in Richtung Westen ⓘ

Diese hochexplosiven Eruptionen sind in der Regel mit flüchtigen dazitischen bis rhyolitischen Laven verbunden und treten am häufigsten bei Stratovulkanen auf. Die Eruptionen können Stunden bis Tage dauern, wobei längere Eruptionen mit felsischen Vulkanen in Verbindung gebracht werden. Obwohl sie in der Regel mit felsischem Magma in Verbindung gebracht werden, können plinianische Eruptionen auch bei basaltischen Vulkanen auftreten, wenn sich die Magmakammer mit oberen, siliziumdioxidreichen Teilen differenziert oder wenn Magma schnell aufsteigt. ⓘ

Plinianische Eruptionen ähneln sowohl vulkanischen als auch strombolianischen Eruptionen, mit dem Unterschied, dass Plinianische Eruptionen keine diskreten explosiven Ereignisse erzeugen, sondern anhaltende Eruptionssäulen bilden. Sie ähneln auch den hawaiianischen Lavafontänen, da beide Eruptionstypen anhaltende Eruptionssäulen bilden, die durch das Wachstum von Blasen aufrechterhalten werden, die sich mit etwa der gleichen Geschwindigkeit wie das sie umgebende Magma nach oben bewegen. ⓘ

Regionen, die von plinianischen Eruptionen betroffen sind, sind einem starken Bimssteinauswurf ausgesetzt, der ein Gebiet von 0,5 bis 50 km³ (0 bis 12 cu mi) Größe betrifft. Das Material in der Aschewolke findet schließlich seinen Weg zurück zum Boden und bedeckt die Landschaft mit einer dicken Schicht von vielen Kubikkilometern Asche. ⓘ

Lahar-Ströme beim Ausbruch des Nevado del Ruiz 1985, der Armero in Kolumbien völlig zerstörte ⓘ

Das gefährlichste eruptive Merkmal sind jedoch die pyroklastischen Ströme, die durch den Zusammenbruch des Materials entstehen und sich mit extremen Geschwindigkeiten von bis zu 700 km pro Stunde die Bergflanke hinunter bewegen und die Reichweite der Eruption um Hunderte von Kilometern verlängern können. Der Ausstoß von heißem Material vom Gipfel des Vulkans schmilzt Schneewälle und Eisablagerungen auf dem Vulkan, die sich mit Tephra vermischen und Lahare bilden, sich schnell bewegende Schlammströme mit der Konsistenz von nassem Beton, die sich mit der Geschwindigkeit eines reißenden Flusses bewegen. ⓘ

Zu den wichtigsten plinianischen Eruptionen gehören:

Der Ausbruch des Vesuvs im Jahr 79 n. Chr. begrub die römischen Städte Pompeji und Herculaneum unter einer Schicht aus Asche und Tephra. Er ist das Modell eines plinianischen Ausbruchs. Seither ist der Vesuv mehrmals ausgebrochen. Der letzte Ausbruch fand 1944 statt und bereitete den alliierten Streitkräften beim Vormarsch durch Italien Probleme. Es war der zeitgenössische Bericht von Plinius dem Jüngeren, der die Wissenschaftler dazu veranlasste, die Ausbrüche des Vesuvs als "plinianisch" zu bezeichnen.
Die Eruption des Mount St. Helens in Washington im Jahr 1980, bei der der Gipfel des Vulkans zerrissen wurde, war eine plinianische Eruption mit einem Vulkanexplosivitätsindex (VEI) von 5.
Die stärksten Eruptionen mit einem VEI von 8 sind so genannte "ultra-plinianische" Eruptionen, wie die am Toba-See vor 74 000 Jahren, die das 2800-fache des Materials ausstieß, das der Mount St. Helens 1980 ausstieß.
Hekla in Island, ein Beispiel für basaltischen plinianischen Vulkanismus bei seinem Ausbruch 1947-48. In den letzten 800 Jahren kam es immer wieder zu heftigen Eruptionen von Bimsstein, gefolgt von einer lang anhaltenden Extrusion basaltischer Lava aus dem unteren Teil des Vulkans.
Pinatubo auf den Philippinen am 15. Juni 1991, der 5 km³ (1 cu mi) dakitisches Magma und eine 40 km (25 mi) hohe Eruptionssäule produzierte und 17 Megatonnen Schwefeldioxid freisetzte. ⓘ

Phreatomagmatische Eruptionen

Phreatomagmatische Eruptionen sind Ausbrüche, die durch Wechselwirkungen zwischen Wasser und Magma entstehen. Sie werden durch die thermische Kontraktion des Magmas bei Kontakt mit Wasser ausgelöst (im Gegensatz zu magmatischen Eruptionen, die durch thermische Expansion ausgelöst werden). Dieser Temperaturunterschied zwischen den beiden verursacht heftige Wasser-Lava-Wechselwirkungen, die die Eruption ausmachen. Man geht davon aus, dass die Produkte phreatomagmatischer Eruptionen aufgrund der unterschiedlichen Eruptionsmechanismen eine regelmäßigere Form und feinere Körnung aufweisen als die Produkte magmatischer Eruptionen. ⓘ

Die genaue Natur phreatomagmatischer Eruptionen ist umstritten, und einige Wissenschaftler sind der Ansicht, dass die Brennstoff-Kühlmittel-Reaktionen für die Explosivität entscheidender sind als die thermische Kontraktion. Brennstoff-Kühlmittel-Reaktionen können das vulkanische Material durch die Ausbreitung von Spannungswellen fragmentieren, Risse erweitern und die Oberfläche vergrößern, was schließlich zu einer schnellen Abkühlung und explosiven, durch Kontraktion angetriebenen Eruptionen führt. ⓘ

Surtseyan

Schema einer Surtseyan-Eruption. (Legende: 1. Wasserdampfwolke 2. Komprimierte Asche 3. Krater 4. Wasser 5. Schichten aus Lava und Asche 6. Schicht 7. Magmakanal 8. Magmakammer 9. Deich) Klicken Sie für eine größere Version. ⓘ

Eine surtseyische (oder hydrovulkanische) Eruption ist eine Art von Vulkanausbruch, der durch Flachwasser-Interaktionen zwischen Wasser und Lava gekennzeichnet ist. Benannt ist sie nach ihrem berühmtesten Beispiel, dem Ausbruch und der Bildung der Insel Surtsey vor der Küste Islands im Jahr 1963. Surtsey-Eruptionen sind das "nasse" Äquivalent zu strombolianischen Eruptionen am Boden, aber da sie im Wasser stattfinden, sind sie viel explosiver. Wenn Wasser durch Lava erhitzt wird, verwandelt es sich in Dampf und dehnt sich heftig aus, wobei das Magma, mit dem es in Berührung kommt, in feinkörnige Asche zerfällt. Surtseyan-Ausbrüche sind typisch für vulkanische Flachwasserinseln im Ozean, aber sie sind nicht auf Seeberge beschränkt. Sie können auch an Land auftreten, wo aufsteigendes Magma, das in Kontakt mit einem Aquifer (einer wasserführenden Gesteinsformation) in geringer Tiefe unter dem Vulkan kommt, sie verursachen kann. Bei den Produkten von Surtseyan-Ausbrüchen handelt es sich im Allgemeinen um oxidierte Palagonitbasalte (obwohl auch andesitische Ausbrüche vorkommen, wenn auch selten), und wie strombolianische Ausbrüche sind Surtseyan-Ausbrüche im Allgemeinen kontinuierlich oder auf andere Weise rhythmisch. ⓘ

Ein charakteristisches Merkmal eines Surtseyan-Ausbruchs ist die Bildung einer pyroklastischen Welle (oder Basiswelle), einer bodennahen radialen Wolke, die sich zusammen mit der Eruptionssäule entwickelt. Basiswellen werden durch den Gravitationskollaps einer dampfförmigen Eruptionssäule verursacht, die insgesamt dichter ist als eine normale vulkanische Säule. Der dichteste Teil der Wolke befindet sich am nächsten zum Schlot, was zu einer Keilform führt. Mit diesen sich seitlich bewegenden Ringen sind dünenförmige Gesteinsablagerungen verbunden, die durch die seitliche Bewegung zurückbleiben. Diese werden gelegentlich durch Bombenblöcke unterbrochen, d. h. durch Gestein, das durch die explosive Eruption herausgeschleudert wurde und einen ballistischen Weg zum Boden genommen hat. Anhäufungen von nasser, kugelförmiger Asche, die als Akkretionslapilli bekannt sind, sind ein weiterer häufiger Indikator für einen Ausbruch. ⓘ

Im Laufe der Zeit bilden sich bei Surtseyan-Ausbrüchen Maare, breite, in den Boden gegrabene Vulkankrater mit niedrigem Relief, und Tuffsteinringe, kreisförmige Strukturen aus schnell abgeschreckter Lava. Diese Strukturen werden mit Eruptionen aus einzelnen Schloten in Verbindung gebracht. Wenn jedoch Eruptionen entlang von Bruchzonen auftreten, können Riftzonen ausgehoben werden. Solche Eruptionen sind in der Regel heftiger als solche, die Tuffsteinringe oder Maare bilden; ein Beispiel dafür ist der Ausbruch des Mount Tarawera im Jahr 1886. Litorale Kegel sind ein weiteres hydrovulkanisches Merkmal, das durch die explosive Ablagerung von Basalttephra entsteht (obwohl es sich nicht um echte Vulkanschlote handelt). Sie entstehen, wenn sich Lava in Rissen in der Lava ansammelt, sich überhitzt und in einer Dampfexplosion explodiert, wobei das Gestein auseinanderbricht und sich an der Flanke des Vulkans ablagert. Durch aufeinanderfolgende Explosionen dieser Art entsteht schließlich der Kegel. ⓘ

Zu den bekannten Vulkanen mit Surtseyan-Aktivität gehören:

Surtsey, Island. Der Vulkan baute sich aus der Tiefe auf und tauchte 1963 vor der isländischen Küste über dem Atlantik auf. Die anfängliche hydrovulkanische Aktivität war hochexplosiv, aber als der Vulkan wuchs, interagierte die aufsteigende Lava weniger mit dem Wasser und mehr mit der Luft, bis schließlich die surtseyanische Aktivität nachließ und eher strombolianisch wurde.
Ukinrek Maars in Alaska, 1977, und Capelinhos auf den Azoren, 1957, beides Beispiele für Surtseyan-Aktivität über Wasser.
Der Mount Tarawera in Neuseeland brach 1886 entlang einer Riftzone aus und tötete 150 Menschen.
Ferdinandea, ein Seeberg im Mittelmeer, durchbrach im Juli 1831 den Meeresspiegel und löste einen Souveränitätsstreit zwischen Italien, Frankreich und Großbritannien aus. Der Vulkan bildete keine Tuffkegel, die stark genug waren, um der Erosion standzuhalten, und verschwand bald wieder unter den Wellen.
Der Unterwasservulkan Hunga Tonga in Tonga durchbrach 2009 den Meeresspiegel. Seine beiden Schlote wiesen die meiste Zeit über Surtseya-Aktivität auf. Im Mai 1988 kam es dort zu einem früheren Ausbruch. ⓘ

Surtsey, Ausbruch 13 Tage nach dem Durchbruch des Wasserspiegels. Ein Tuffsteinring umgibt den Schlot.
Die Spalte, die beim Ausbruch des Mount Tarawera im Jahr 1886 entstand, ist ein Beispiel für eine Eruption in einer Bruchzone. ⓘ

U-Boot

Schematische Darstellung einer submarinen Eruption. (Legende: 1. Wasserdampfwolke 2. Wasser 3. Schicht 4. Lavastrom 5. Magmakanal 6. Magmakammer 7. Deich 8. Pillow Lava) Zum Vergrößern anklicken. ⓘ

Submarine Eruptionen sind eine Art von Vulkanausbruch, der unter Wasser stattfindet. Schätzungsweise 75 % des gesamten vulkanischen Ausbruchsvolumens wird allein durch submarine Eruptionen in der Nähe der Mittelmeerkämme erzeugt. Aufgrund der Probleme, die mit der Entdeckung von Tiefseevulkanen verbunden sind, blieben sie jedoch praktisch unbekannt, bis Fortschritte in den 1990er Jahren ihre Beobachtung ermöglichten. ⓘ

Durch submarine Eruptionen können Seeberge entstehen, die an der Oberfläche aufbrechen und vulkanische Inseln und Inselketten bilden können. ⓘ

Der submarine Vulkanismus wird durch verschiedene Prozesse angetrieben. Vulkane in der Nähe von Plattengrenzen und mittelozeanischen Rücken entstehen durch das Dekompressionsschmelzen von Mantelgestein, das auf einem aufsteigenden Teil einer Konvektionszelle zur Krustenoberfläche aufsteigt. Eruptionen in Verbindung mit subduzierenden Zonen werden dagegen durch subduzierende Platten ausgelöst, die der aufsteigenden Platte flüchtige Stoffe zuführen und so ihren Schmelzpunkt senken. Bei beiden Prozessen entsteht unterschiedliches Gestein; Vulkane entlang mittelozeanischer Rücken sind hauptsächlich basaltisch, während Subduktionsströme meist kalkalkhaltig, explosiver und zähflüssiger sind. ⓘ

Die Spreizungsraten entlang mittelozeanischer Rücken sind sehr unterschiedlich und reichen von 2 cm pro Jahr am Mittelatlantischen Rücken bis zu 16 cm entlang des Ostpazifischen Rückens. Höhere Spreizungsraten sind wahrscheinlich die Ursache für stärkeren Vulkanismus. Die Technologie zur Untersuchung von Seamount-Ausbrüchen gab es erst, als Fortschritte in der Hydrophontechnik es ermöglichten, akustischen Wellen, den so genannten T-Wellen, zu lauschen, die von unterseeischen Erdbeben in Verbindung mit unterseeischen Vulkanausbrüchen ausgelöst werden. Der Grund dafür ist, dass Seismometer an Land Erdbeben im Meer unterhalb einer Stärke von 4 nicht aufspüren können, akustische Wellen sich aber im Wasser gut und über lange Zeiträume hinweg ausbreiten. Ein System im Nordpazifik, das von der US-Marine unterhalten wird und ursprünglich für die Erkennung von U-Booten gedacht war, hat im Durchschnitt alle 2 bis 3 Jahre ein Ereignis festgestellt. ⓘ

Der häufigste Unterwasserstrom ist die Kissenlava, ein kreisförmiger Lavastrom, der nach seiner ungewöhnlichen Form benannt ist. Seltener sind glasige Randströme, die auf größere Ströme hindeuten. Vulkanisch-klastische Sedimentgesteine sind in Flachwasserumgebungen häufig. Wenn die Plattenbewegung beginnt, die Vulkane von ihrer eruptiven Quelle wegzutragen, lässt die Eruptionsrate nach, und die Wassererosion mahlt den Vulkan nieder. In den letzten Phasen der Eruption wird der Seamount von alkalischen Strömen bedeckt. Weltweit gibt es etwa 100 000 Tiefseevulkane, von denen die meisten die aktive Phase ihres Lebens hinter sich haben. Einige beispielhafte Seamounts sind Loihi Seamount, Bowie Seamount, Davidson Seamount und Axial Seamount. ⓘ

Subglaziale

Ein Diagramm einer subglazialen Eruption. (Legende: 1. Wasserdampfwolke 2. Kratersee 3. Eis 4. Schichten aus Lava und Asche 5. Schicht 6. Pillow-Lava 7. Magmaschacht 8. Magmakammer 9. Deich) Klicken Sie für eine größere Version. ⓘ

Subglaziale Eruptionen sind eine Art von Vulkanausbrüchen, die durch die Wechselwirkung zwischen Lava und Eis, oft unter einem Gletscher, gekennzeichnet sind. Die Natur des Glazialvulkanismus bedingt, dass er in Gebieten mit hoher geografischer Breite und großer Höhe auftritt. Es wurde vermutet, dass subglaziale Vulkane, die nicht aktiv ausbrechen, oft Wärme in das sie bedeckende Eis abgeben und so Schmelzwasser produzieren. Diese Schmelzwassermischung führt dazu, dass subglaziale Eruptionen oft gefährliche Jökulhlaups (Überschwemmungen) und Lahare erzeugen. ⓘ

Die Erforschung des Gletschervulkanismus ist noch ein relativ neues Gebiet. In frühen Berichten wurden die ungewöhnlichen flachspitzigen, steil abfallenden Vulkane (so genannte tuyas) in Island beschrieben, von denen man annahm, dass sie durch Eruptionen unter dem Eis entstanden sind. Die erste englischsprachige Abhandlung zu diesem Thema wurde 1947 von William Henry Mathews veröffentlicht, der das Tuya-Butte-Feld im Nordwesten von British Columbia, Kanada, beschrieb. Der eruptive Prozess, der zur Entstehung dieser Strukturen führt, beginnt mit vulkanischem Wachstum unter dem Gletscher. Zunächst ähneln die Eruptionen denen in der Tiefsee, wobei sich an der Basis der vulkanischen Struktur Lavakissen auftürmen. Ein Teil der Lava zerspringt, wenn sie mit dem kalten Eis in Berührung kommt, und bildet eine glasartige Brekzie, die Hyaloklastit genannt wird. Nach einer Weile schmilzt das Eis schließlich zu einem See, und die explosiveren Eruptionen der Surtseyan-Aktivität beginnen, wobei sich Flanken bilden, die hauptsächlich aus Hyaloklastit bestehen. Schließlich kocht der See aufgrund des anhaltenden Vulkanismus über, und die Lavaströme werden immer ergiebiger und verdicken sich, da die Lava viel langsamer abkühlt und oft säulenartige Fugen bildet. Gut erhaltene Tujas zeigen alle diese Stadien, zum Beispiel der Hjorleifshofdi in Island. ⓘ

Die Produkte der Wechselwirkungen zwischen Vulkanen und Eis bilden verschiedene Strukturen, deren Form von komplexen eruptiven und umweltbedingten Wechselwirkungen abhängt. Glazialer Vulkanismus ist ein guter Indikator für die Eisverteilung in der Vergangenheit und damit ein wichtiger Klimamarker. Da sie in Eis eingebettet sind, besteht bei einem weltweiten Rückgang des Gletschereises die Befürchtung, dass Tujas und andere Strukturen destabilisiert werden und es zu massiven Erdrutschen kommen könnte. Hinweise auf Wechselwirkungen zwischen Vulkanen und Gletschern gibt es in Island und in Teilen von British Columbia, und es ist sogar möglich, dass sie bei der Deglazialisierung eine Rolle spielen. ⓘ

Herðubreið, eine Tuya in Island ⓘ

Glaziovulkanische Produkte wurden in Island, in der kanadischen Provinz British Columbia, in den US-Bundesstaaten Hawaii und Alaska, in der Cascade Range im Westen Nordamerikas, in Südamerika und sogar auf dem Planeten Mars nachgewiesen. Zu den Vulkanen mit bekannter subglazialer Aktivität gehören:

Mauna Kea im tropischen Hawaii. Es gibt Beweise für vergangene subglaziale eruptive Aktivitäten auf dem Vulkan in Form einer subglazialen Ablagerung auf seinem Gipfel. Die Eruptionen fanden vor etwa 10.000 Jahren während der letzten Eiszeit statt, als der Gipfel des Mauna Kea mit Eis bedeckt war.
Im Jahr 2008 berichtete der British Antarctic Survey über einen Vulkanausbruch unter dem antarktischen Eisschild vor 2 200 Jahren. Es wird angenommen, dass dies der größte Ausbruch in der Antarktis in den letzten 10.000 Jahren war. Die Ascheablagerungen des Vulkans wurden durch eine Radaruntersuchung aus der Luft identifiziert, die unter späteren Schneefällen in den Hudson Mountains in der Nähe des Pine-Island-Gletschers begraben waren.
Island, das sowohl für Gletscher als auch für Vulkane bekannt ist, ist häufig Schauplatz subglazialer Eruptionen. Ein Beispiel dafür ist ein Ausbruch unter der Vatnajökull-Eiskappe im Jahr 1996, der sich unter einer geschätzten Höhe von 762 m (2.500 Fuß) Eis ereignete.
Im Rahmen der Suche nach Leben auf dem Mars haben Wissenschaftler vermutet, dass es auf dem roten Planeten subglaziale Vulkane geben könnte. Mehrere potenzielle Standorte eines solchen Vulkanismus wurden untersucht und ausführlich mit ähnlichen Merkmalen in Island verglichen:

Es wurden lebensfähige mikrobielle Gemeinschaften gefunden, die in tiefem (-2800 m) geothermischem Grundwasser bei 349 K und einem Druck von über 300 bar leben. Darüber hinaus wurde die Existenz von Mikroben in Basaltgestein in Rinden von verändertem vulkanischem Glas postuliert. All diese Bedingungen könnten heute in den Polarregionen des Mars herrschen, wo subglazialer Vulkanismus stattgefunden hat. ⓘ

Phreatische Eruptionen

Schematische Darstellung einer phreatischen Eruption. (Legende: 1. Wasserdampfwolke 2. Magmakanal 3. Schichten aus Lava und Asche 4. Schicht 5. Wasserspiegel 6. Explosion 7. Magmakammer) ⓘ

Phreatische Eruptionen (oder Dampfexplosionen) sind eine Art von Eruption, die durch die Ausdehnung von Dampf angetrieben wird. Wenn kaltes Boden- oder Oberflächenwasser mit heißem Gestein oder Magma in Berührung kommt, überhitzt es sich und explodiert, wobei das umgebende Gestein aufbricht und ein Gemisch aus Dampf, Wasser, Asche, vulkanischen Bomben und vulkanischen Blöcken ausgestoßen wird. Phreatische Explosionen zeichnen sich dadurch aus, dass sie nur Bruchstücke von bereits vorhandenem festem Gestein aus dem Vulkanschlot herausschleudern; es wird kein neues Magma ausgestoßen. Da sie durch das Aufbrechen von Gesteinsschichten unter Druck ausgelöst werden, führt die phreatische Aktivität nicht immer zu einer Eruption; wenn die Felswand stark genug ist, um der Explosionskraft standzuhalten, kommt es nicht unbedingt zu Ausbrüchen, obwohl sich wahrscheinlich Risse im Gestein bilden, die es schwächen und künftige Eruptionen begünstigen. ⓘ

Phreatische Eruptionen, die oft ein Vorbote künftiger vulkanischer Aktivität sind, sind im Allgemeinen schwach, obwohl es auch Ausnahmen gibt. Einige phreatische Ausbrüche können durch Erdbeben ausgelöst werden, einem weiteren vulkanischen Vorläufer, und sie können auch entlang von Deichlinien verlaufen. Bei phreatischen Eruptionen bilden sich Flutwellen, Lahare, Lawinen und vulkanischer Blockregen". Sie können auch tödlich giftige Gase freisetzen, die jeden in Reichweite der Eruption ersticken können. ⓘ

Zu den bekannten Vulkanen mit phreatischer Aktivität gehören:

Mount St. Helens, der kurz vor seiner katastrophalen Eruption im Jahr 1980 phreatische Aktivität aufwies (die selbst plinianisch war).
Vulkan Taal, Philippinen, 1965 2020
La Soufrière auf Guadeloupe (Kleine Antillen), 1975-1976 Aktivität.
Vulkan Soufrière Hills auf Montserrat, Westindische Inseln, 1995-2012.
Vulkan Poás, mit häufigen geysirartigen phreatischen Eruptionen aus seinem Kratersee.
Mount Bulusan, bekannt für seine plötzlichen phreatischen Eruptionen.
Mount Ontake, alle historischen Ausbrüche dieses Vulkans waren phreatische Eruptionen, einschließlich des tödlichen Ausbruchs von 2014.
Berg Sinabung, Indonesien, 2020 ⓘ

Phreatische Explosionen am Spirit Lake, 1980 ⓘ

Solche Explosionen können auch im Untergrund stattfinden, aufsteigendem Magma den Weg freimachen, und wenn dieses in direkten Kontakt mit dem Grundwasser kommt, können sich phreatomagmatische Explosionen ereignen. ⓘ

Arten von Vulkanausbrüchen

Unterschiedliche Eruptionsprodukte: Explosive versus effusive Ausbrüche

Effusive Eruptionen

Lavastrom auf Big Island, Hawaii ⓘ

Lavasee im Krater des Nyiragongo ⓘ

Die effusiven Ausbrüche hingegen produzieren vor allem flüssige und halbflüssige Laven. Bei diesen Vorgängen ist das Magma nicht so stark mit – explosiven – Gasen durchsetzt, viel heißer und flüssiger. ⓘ

Besonders Spaltenvulkane und Schildvulkane neigen zu solchen Ausbrüchen, die sich in der Vergangenheit bis über mehrere hundert Jahre hingezogen haben (vor allem in den Warmperioden der Eiszeit), wobei sich langsam ein sehr flach ansteigender Vulkankegel aufgebaut hat. ⓘ

Ein typisches Beispiel eines Schildvulkans wäre etwa der Skjaldbreiður in Island. Noch heute kann man solche Ausbrüche an den Vulkanen auf Hawaii oder La Réunion etwa am Piton de la Fournaise beobachten. ⓘ

Lavastrom am Piton de la Fournaise, La Réunion ⓘ

Gasemissionen im Holuhraun-Lavafeld, Sept.2014 ⓘ

Beispiele für Spaltenausbrüche waren in Island etwa die der Laki-Krater in den Jahren 1783–1784 oder die am Zentralvulkan Krafla 1975–1984. Inzwischen hat man allerdings in neueren Untersuchungen und Erfahrungen gesehen, dass auch solche gemischten oder effusiven Ausbrüche vulkanische Gase in beträchtlicher und gesundheitsschädlicher Menge freisetzen können. Dies ergab sich besonders aus Forschungen an der Gasfreisetzung des o. g. Laki-Ausbruchs sowie am Ausbruch im Spaltensystem der Bárðarbunga 2014–2015. ⓘ

Flüssige Lava kann sich auch in einer Senke oder einem Krater als Lavasee ansammeln. ⓘ

Arten von Ausbrüchen nach Eruptionsort und -mechanismus

Hawaiische Eruption

Hawaiische Eruption ⓘ

Schildvulkan Mauna Kea ⓘ

AA-Lavastrom 1984 am Mauna Loa ⓘ

Die Hawaiische Eruption bezeichnet die Ausbrüche von Schildvulkanen, wie man sie derzeit nur auf dem hawaiischen Inselarchipel im Pazifik beobachten kann. ⓘ

Die hawaiischen Vulkane sehen aus wie umgedrehte Schilde, daher erklärt sich die Bezeichnung Schildvulkan. ⓘ

Die Ursache für die typische Form ist das Ausfließen sehr dünnflüssiger und damit schnell fließender, gasarmer Lava. Diese ist üblicherweise von basaltischer Zusammensetzung und enthält meist weniger als 52 % Siliziumdioxid (SiO₂). Beim Austritt ist sie ca. 1000 °C bis 1250 °C heiß. Entstehungsort des geförderten Magmas ist der obere Erdmantel. ⓘ

Beim Austritt bilden sich auf Hawaii bis zu 500 m hohe Lavafontänen. ⓘ

Die Böschungswinkel von Schildvulkanen betragen aufgrund der hohen Fließgeschwindigkeit der Lava (bis zu 60 km/h) nur etwa 5°, das heißt, es handelt sich durchweg um sehr flach abfallende, dafür ausgedehnte Kegel. ⓘ

Diese Laven treten normalerweise über Jahre, Jahrzehnte, teilweise sogar Jahrhunderte durch dieselben Krateröffnungen aus und bauen so die flachen Vulkanschilde auf. Z. B. findet man auf Island sehr zahlreiche Schildvulkane wie etwa den Skjaldbreiður, die einen Bodendurchmesser von etlichen Kilometern aufzuweisen haben und in Zwischeneiszeiten oder direkt nach dem Ende der Eiszeit entstanden sind. ⓘ

Vorhersagemethoden

Inzwischen hat die Wissenschaft zahlreiche Methoden gefunden, um die Vorhersage von Vulkanausbrüchen zu verbessern. Damit befassen sich vor allem die Vulkanobservatorien, aber auch die jeweiligen geologischen bzw. vulkanologischen Institute diverser Universitäten, die meteorologischen Institute, die manchmal die Erdbebenüberwachung übernehmen oder auch die Vorhersage der Zugrichtung von Aschewolken, die ihrerseits aber auch die Luftraumüberwachung betrifft (vgl. VAAC). ⓘ

Eruptionsgeschichte

Eine der wichtigsten Methoden bleibt die Beobachtung und Erforschung des bisherigen Verhaltens des jeweiligen Vulkans, da sich dadurch auch Rückschlüsse auf künftiges Verhalten ziehen lassen. ⓘ

Erdbebenmessungen

Am genauesten kann man sich vorbereitende Vulkaneruptionen durch das Erfassen von Schwarmbeben feststellen, also durch viele kleinere Beben, die sich innerhalb einer kurzen Zeit in einem bestimmten Gebiet ereignen. Man unterscheidet zwischen Erdbeben des Typs A und B. ⓘ

Bei den Typ-A-Beben schwenkt das Seismometer (Erdbebenmessgerät) ruckartig aus, beruhigt sich jedoch schnell wieder und zwar ebenso ruckartig. Das bedeutet, dass sich Magma auf dem Weg nach oben befindet und harte Gesteinsmassen durchbricht, wobei es die kurzzeitig anhaltenden, heftigen Beben verursacht. ⓘ

Anders bei den Typ B-Beben: Das Seismometer schlägt auch schnell aus, das Beben wird aber nur langsam und gleichmäßig immer schwächer. Das bedeutet, dass der Vulkan unter sehr hohem Druck steht. Wenn sich die Typ-B-Beben in immer kürzeren Abständen wiederholen, kann der Vulkan jeden Moment eruptieren. ⓘ

Ein Beispiel dafür ist der Vulkan Galeras in Kolumbien. Vier Tage nachdem sich 1992 das erste Typ-B-Beben ereignet hatte, brach der Vulkan aus. ⓘ

Messungen des Steigungswinkels

Ausbruch des Mount Cleveland auf den Aleuten ⓘ

Neben der Messung von Erdbeben, die auch die sehr niedrigfrequenten, d. h. den sog. vulkanischen Tremor erfasst, setzt man die Geodäsie ein, Messungen, die ein Aufblähen des Vulkans feststellen. Zu diesem Zwecke verwendet man inzwischen z. B. GPS-Systeme und Satellitenbeobachtung. ⓘ

Eine andere Vorhersagemethode bietet das Tiltmeter. Es misst ebenfalls den Steigungswinkel der Flanken eines Vulkans. Wenn die Magmakammer sich mit flüssigem Gestein füllt, wird der Vulkan an seinen Flanken etwas steiler. Dann ist es wahrscheinlich, dass sich demnächst eine neue Eruption ereignet. ⓘ

Satelliten dienen zudem der Beobachtung und zur Frühwarnung bzgl. Anzeichen von Ausbrüchen sehr abgelegener Vulkane wie etwa auf dem Aleuten oder der Halbinsel Kamtschatka, in deren Umgebung zwar nur wenige Menschen leben, die aber z. B. den Flugverkehr bedrohen könnten. ⓘ

Untersuchungen an heißen Quellen

Zudem beobachten Geologen die Anzahl und das Verhalten von heißen Quellen, die zum Vulkan gehören. Wenn sich deren Anzahl und Größe – bei Springquellen auch die Aktivität – erhöhen, kann dies ein Anzeichen eines bevorstehenden Ausbruchs sein. Genauso achtet man auf deren Wassertemperatur, auch hier können Veränderungen Hinweise auf gestiegene vulkanische Aktivität darstellen. ⓘ

Gase

Schließlich werden die chemischen Zusammensetzungen von Ausgasungen, aber auch die aller Gewässer rund um den betreffenden Vulkan auf das Auftreten und die enthaltene Menge bestimmter Gase wie Kohlendioxid, Fluor und Schwefeldioxid überwacht. ⓘ

Konduktivität

Auch die elektrische Leitfähigkeit von Gewässern wird überprüft, da erhöhte Leitfähigkeit auf gestiegene vulkanische Aktivität im Gebiet hinweisen kann. ⓘ

Auswertung der Daten

vergrößern

Vulkanobservatorium auf dem Colima, Mexiko

Die Auswertung und Zusammenschau derartiger Daten vermittelt ein immer genaueres Bild vom gegenwärtigen Zustand eines Vulkans. Gleichzeitig ist auch wichtig, dass im zuständigen Vulkanobservatorium die Charakteristika jedes einzelnen Vulkans in möglichst vielen Details bekannt sind, welche sich aus der Erforschung seiner jeweiligen Ausbruchsgeschichte ergeben. Aus dieser lassen sich etwa auch Zusammenhänge zwischen Erdbeben und bevorstehenden Ausbrüchen erschließen, die wichtige Informationen zur jeweiligen Vorwarnzeit und damit Zeit für Evakuierungen am einzelnen Berg geben können. ⓘ

Von besonderer Wichtigkeit zur Verhütung von Vulkankatastrophen sind allerdings auch die Aufklärung der Bevölkerung und eine gute Kooperation zwischen den Wissenschaftlern und den örtlichen Behörden. ⓘ