Fenster ins Erdinnere So entsteht ein Vulkan
Die Erde ist ein riesiger Flickenteppich: Mehrere Krustenplatten schwimmen auf einem heißen Gesteinsbrei, stoßen zusammen, reißen auseinander und bekommen sogar Brandlöcher. Genau an solchen Problemzonen fühlen sich Vulkane wohl.
Die Erde besteht wie eine Zwiebel aus verschiedenen Schalen. Abhängig vom vorherrschenden Druck und der Temperatur können sie fest oder flüssig sein. Die oberste Schicht der Erdkugel ist die Erdkruste. Man unterscheidet die ozeanische von der kontinentalen Kruste: Die ozeanische ist zwar dünner als die kontinentale, aufgrund ihrer größeren Dichte aber schwerer.
Platten schwimmen wie Flöße
Genauer anschauen
Auf dem Erdmantel schwimmen die Krustenplatten wie Flöße, mit den Konvektionsströmen als Ruder: Beim Zerfallen der radioaktiven Elemente im Erdkern wird Energie frei und in Form von Wärme abgegeben. Zähflüssiges Material im unteren Erdmantel wird heiß, steigt bis unter die Erdkruste auf, kühlt ab - und sinkt wieder.
Plattentektonik bringt Vulkane zur Welt
Wärmeströmungen im Erdmantel schieben die Krustenplatten mit.
Diese Ströme bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von einigen Zentimetern pro Jahr und schieben die Krustenplatten mit. Dass sich die Kontinente bewegen, hat Alfred Wegener 1912 entdeckt. Dass dort, wo die kontinentalen und ozeanischen Platten aneinanderstoßen oder auseinanderreißen, Vulkane entstehen, das ahnte der Vater der Plattentektonik allerdings nicht.
Wie die Erdplatten entstanden sind
Spezialfall Erde
Plattentektonik, also Erdplatten, die sich unabhängig voneinander auf dem flüssigen Teil des Mantels bewegen, die gibt es nur auf der Erde. Nur beim Mars vermuten die Forscher so ein ähnliches System. Warum aber haben die anderen Planeten keine Plattentektonik?
Eine Milliarde Jahre Zeit
Forscher der Universitäten Harvard und Lyon haben 2014 in der Zeitschrift Nature ein Modell vorgestellt, das die außergewöhnliche Situation auf der Erde erklären könnte. Erste Bewegungen in der Kruste lassen sich erstmals vor vier Milliarden Jahren finden - echte Plattentektonik erst seit rund drei. Was ist da passiert in der Zwischenzeit?
Kleine Risse
In einem Computermodell simulierten die Forscher unsere feste Erdkruste, die auf einer zähflüssigen Schicht schwimmt. Die "Erdkruste" gab dann an einigen Stellen nach, es kam zu Mikrorissen. So weit, so unproblematisch, wenn weiter nichts passiert, repariert sich die Gesteinsschicht wieder von selbst.
Große Spalten
Doch wenn die zähflüssige Schicht leicht fließt und so die abgesenkten Stellen hin und her verschiebt, dann entsteht im Computermodell innerhalb von nur vier Schritten erst eine echte Spalte und dann eine Krustenplatte. In Realität wird das auf unserer Erde einige hundert Millionen Jahre gedauert haben.
Keine Platten auf der Venus
Auf der Venus und den meisten anderen Planeten unseres Sonnensystems gibt es keine Platten. Warum das so ist, konnte das Computermodell ebenfalls zeigen. Denn wenn die flüssige Schicht um 200 bis 400 Grad wärmer ist, wie zum Beispiel auf der Venus, dann bilden sich zwar auch kleine Risse, die verheilen aber viel schneller, sodass es überhaupt nicht zum endgültigen Auseinanderbrechen der Kruste kommt. Auf dem Mars dagegen sind auffällige Krater sichtbar, die vor 10 Millionen Jahren durch Plattentektonik entstanden sein könnten. Heute gilt der Mars aber als tektonisch inaktiv.
Ein Vulkan wird geboren
Vulkane bilden sich immer dort, wo die Erdkruste instabil ist und Magma über Spalten an die Oberfläche treten kann.
Wenn sie an den Rändern von Erdkrustenplatten entstehen, spricht man von Interplattenvulkanismus. Beim Intraplattenvulkanismus dagegen tauchen sie innerhalb einer Platte auf.
Rund 90 Prozent aller Vulkane befinden sich an Plattengrenzen. Die restlichen sind isolierte Vulkanbauten und über sogenannten Hot Spots entstanden.
Vulkane entstehen durch ...
Auffalten
Der Ätna ist mit seinen 3.340 Metern der größte Vulkan Europas.
Wenn zwei kontinentale Platten kollidieren, faltet sich ein Gebirge auf. Dabei können die Platten brechen und dem Magma den Weg gen Oberfläche öffnen. Der Ätna auf Sizilien ist zum Beispiel durch den Zusammenstoß von Eurasischer und Afrikanischer Platte entstanden.
Abtauchen
Kollidiert eine ozeanische mit einer kontinentalen Platte, taucht die dichtere und damit schwerere ozeanische ab und wird im heißen Erdmantel geschmolzen.
Durch Subduktion entstanden sind zum Beispiel die Vulkane des sogenannten "Ring of Fire" rund um den Pazifik. Mehr als tausend Vulkane reihen sich hier aneinander.
Aufreißen
Doch die Platten der Erdkruste stoßen nicht nur zusammen, sie bewegen sich auch voneinander weg.
An solchen Divergenzzonen öffnet sich dann ein langer Spalt, der sich immer wieder mit Lava füllt und beim Erkalten zu neuem Boden wird. So können riesige Gebirge entstehen - am Mittelatlantischen Rücken etwa.
Aufschmelzen
Die hawaiianischen Vulkane sind wie auf einer Perlenschnur aneinandergereiht.
Hot-Spot-Vulkane entstehen innerhalb einer Platte: Hot Spots sind Punkte im Erdmantel, an denen ständig Magmablasen aufsteigen. Wenn sich eine Platte darüber hinwegbewegt, entstehen mehrere aneinandergereihte Vulkane, zum Beispiel auf Hawaii. In Australien ist so in rund 30 Millionen Jahren eine 2.000 Kilometer lange Spur vulkanischer Aktivität entstanden - die längste kontinentale Vulkankette.
Sendungen
- "Verborgene Vulkane: Wie gefährlich sind sie?": Gut zu wissen, ARD alpha, 19.03.2023, 16:30 Uhr
- "Ausbruch im All - Die Weltraum-Vulkane": ARD alpha, 20.12.2022, 15:20 Uhr
- "Bedrohlicher Vulkan - Islands Angst vor dem Öræfajökull": alpha-thema, ARD alpha, 26.10.2022, 15:35 Uhr