Wie ist ein Vulkan aufgebaut?

Der Aufbau eines Vulkans – Magma, Schlot und Krater einfach erklärt

Vulkane sind geologische Strukturen, die durch den Aufstieg von Magma aus dem Erdinneren an die Oberfläche entstehen. Dabei entstehen die typischen Vulkan-Strukturen. Der  grundlegende Aufbau eines Vulkans umfasst mehrere Hauptkomponenten, darunter die Magmakammer, der Vulkanschlot und der Krater. Je nach Art des Magmas und der Eruptionsweise können Vulkane unterschiedliche Formen annehmen, von flachen Schildvulkanen bis zu steilen Schichtvulkanen. Der Aufbau eines Vulkans ist entscheidend für sein Ausbruchsverhalten und die damit verbundenen Gefahren.

Wichtige Erkenntnisse vorab

• Vulkane entstehen durch den Aufstieg von Magma.
• Die Struktur eines Vulkans umfasst Magmakammer, Vulkanschlot und Krater.
• Verschiedene Magmaarten und Eruptionsweisen formen unterschiedliche Vulkanarten.
• Der Aufbau beeinflusst das Ausbruchsverhalten und die Gefahren.
• Vulkane können verschiedene Formen annehmen.

Was ist ein Vulkan?

Vulkane sind Öffnungen in der Erdkruste, durch die Magma und Gase aus dem Erdinneren austreten können. Sie sind ein wichtiger Teil der geologischen Prozesse, die unsere Erde formen.

Definition und grundlegende Eigenschaften

Ein Vulkan ist im Wesentlichen eine Öffnung in der Erdoberfläche, durch die Magma und vulkanische Gase aus dem Erdinneren entweichen. Die Erdkruste, die auf dem flüssigen Magma „schwimmt,“ besteht aus mehreren tektonischen Platten. An den Rändern dieser Platten, den sogenannten Plattengrenzen, finden sich oft Risse und Spalten, durch die Magma aufsteigen kann.

Eigenschaft	Beschreibung
Magma	Geschmolzenes Gestein im Erdinneren
Erdkruste	Äußere, harte Schicht der Erde, bestehend aus tektonischen Platten
Plattengrenzen	Ränder der tektonischen Platten, an denen Risse und Spalten auftreten

Die Entstehung von Vulkanen

Vulkane entstehen durch komplexe geologische Prozesse. Im Erdinneren herrschen Temperaturen von bis zu 5000 Grad Celsius, wodurch Gestein schmilzt und zu Magma wird. Die vulkanische Aktivität tritt besonders häufig an drei Stellen auf: an Plattengrenzen, wo Platten auseinanderdriften oder zusammenstoßen, sowie an sogenannten „Hotspots,“ wo heißes Material aus dem Erdmantel aufsteigt.

Die Kombination dieser Faktoren führt zur Bildung von Vulkanen, die eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der Erdoberfläche spielen.

Der Aufbau von Vulkanen kurz skizziert vorab

Der Aufbau eines Vulkans lässt sich in mehrere charakteristische Strukturen gliedern, die bei fast allen Vulkanarten – einschließlich Schildvulkanen, Schichtvulkanen und Zentralvulkanen – vorkommen. Die Hauptbestandteile eines Vulkans sind folgende:

Magmakammer
Tief unter der Erdoberfläche, meist in mehreren Kilometern Tiefe, befindet sich die Magmakammer. Hier sammelt sich das aufsteigende, geschmolzene Gestein (Magma) aus dem Erdmantel. Die Magmakammer entsteht in Hohlräumen der Lithosphäre, wenn Magma dort eindringt und sich ansammelt.

Vulkanschlot
Der Schlot ist ein senkrechter Kanal, der die Magmakammer mit der Erdoberfläche verbindet. Durch diesen Schlot steigt das Magma während eines Ausbruchs nach oben und gelangt an die Oberfläche.

Vulkankrater
An der Spitze des Vulkans befindet sich der Krater, eine meist trichterförmige Vertiefung, aus der Lava, Asche und Gase austreten. Bei besonders großen Ausbrüchen kann sich der Krater zu einer Caldera erweitern, wenn der Vulkangipfel einstürzt.

Lavaschichten und Pyroklastika
Mit jedem Ausbruch lagern sich abwechselnd Schichten aus erstarrter Lava und ausgeworfenem Lockermaterial (Asche, Lapilli, Bomben) ab. Diese Schichten bilden den eigentlichen Vulkankegel, dessen Form je nach Vulkantyp variiert (flach bei Schildvulkanen, steil bei Stratovulkanen).

Nebenkrater und Spalten
Neben dem Hauptkrater können sich auch an den Flanken des Vulkans Nebenschlote oder Spalten bilden, aus denen ebenfalls Lava austreten kann.

Bauteil	Funktion/Beschreibung
Magmakammer	Sammelbecken für Magma tief unter der Erdoberfläche (mehrere km tief). Ursprung des aufsteigenden Magmas. Entsteht durch Ansammlung von geschmolzenem Gestein in Hohlräumen der Lithosphäre.
Vulkanschlot	Senkrechter Kanal, der die Magmakammer mit der Oberfläche verbindet. Magma steigt durch den Schlot während eines Ausbruchs nach oben.
Vulkankrater	Trichterförmige Vertiefung an der Spitze des Vulkans, aus der Lava, Asche und Gase austreten. Kann sich bei großen Ausbrüchen zu einer Caldera erweitern, wenn der Gipfel einstürzt.
Lavaschichten	Ablagerungen aus erstarrter Lava nach Ausbrüchen, bilden zusammen mit Pyroklastika den Vulkankegel.
Pyroklastika	Ausgeworfenes Lockermaterial wie Asche, Lapilli und Bomben, das sich mit Lava abwechselt und den Vulkankegel aufbaut.
Nebenkrater und Spalten	Zusätzliche Austrittsstellen an den Flanken des Vulkans, aus denen ebenfalls Lava austreten kann.

Wie ist ein Vulkan aufgebaut – näher angeschaut?

Die Architektur eines Vulkans ist das Ergebnis geologischer Prozesse, die über lange Zeiträume wirken. Ein Vulkan besteht aus mehreren Komponenten, die eng miteinander verbunden sind und seine Struktur und Funktion bestimmen.

Die Magmakammer

Die Magmakammer ist ein unterirdischer Speicher, in dem geschmolzenes Gestein, auch Magma genannt, gesammelt wird. Diese Kammer ist entscheidend für die Aktivität des Vulkans, da sie das Magma vor einem Ausbruch speichert. Die Größe und Tiefe der Magmakammer können variieren und beeinflussen die Art und Intensität der vulkanischen Aktivität.

Die Magmakammer spielt eine zentrale Rolle bei der Bildung von Vulkanen. Sie ist die Quelle des Magmas, das während eines Ausbruchs an die Oberfläche gelangt.

Der Vulkanschlot

Der Vulkanschlot ist der Kanal, durch den das Magma aus der Magmakammer an die Erdoberfläche gelangt. Er verbindet die Magmakammer mit dem Krater und ermöglicht den Ausbruch von Lava, Asche und Gasen. Die Form und Größe des Schlots können die Art des Ausbruchs beeinflussen.

Ein enger Schlot kann zu einem explosiven Ausbruch führen, während ein breiter Schlot eher zu einem effusiven Ausbruch neigt.

Der Krater und Vulkankegel

Der Krater ist die Öffnung an der Spitze des Vulkans, durch die Lava, Asche und Gase austreten. Der Vulkankegel entsteht durch die Ablagerung von erkalteten Lavaströmen, Asche und Gesteinstrümmern rund um den Krater. Bei wiederholten Ausbrüchen wächst der Vulkankegel durch neue Schichten von Lava und Auswurfmaterial stetig an.

Merkmal	Beschreibung
Krater	Öffnung an der Spitze des Vulkans
Vulkankegel	Berg, der durch Ablagerungen um den Krater entsteht
Lava	Geschmolzenes Gestein, das aus dem Krater fließt
Asche	Feine Partikel, die während eines Ausbruchs in die Luft geschleudert werden

Die verschiedenen Arten von Vulkanen

Es gibt verschiedene Arten von Vulkanen, die durch ihre charakteristischen Merkmale und Ausbruchsformen unterschieden werden. Die Form und die Ausbruchsart eines Vulkans hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie der Zusammensetzung des Magmas und dem Druck im Vulkansystem.

Schildvulkane

Schildvulkane sind durch ihre flache, schildartige Form gekennzeichnet. Sie entstehen durch die Förderung von dünnflüssiger Lava, die sich über eine große Fläche ausbreitet und so einen flachen Schild bildet. Diese Vulkane sind typisch für Hotspots, wie beispielsweise auf Hawaii.

Die Lavaströme von Schildvulkanen können sehr weit fließen und neue Landflächen schaffen. Schildvulkane sind oft nicht so explosiv wie andere Vulkantypen.

Schichtvulkane (Stratovulkane)

Schichtvulkane, auch Stratovulkane genannt, sind durch ihre steile, kegelförmige Gestalt und ihre explosive Ausbruchsart charakterisiert. Sie bestehen aus abwechselnden Schichten von Lava und pyroklastischem Material. Diese Vulkane können sehr hoch werden und sind oft mit heftigen Ausbrüchen verbunden.

Bei ausbrüchen von Schichtvulkanen kann eine große Menge an Asche und Gasen freigesetzt werden, die weitreichende Auswirkungen auf die Umwelt haben können.

Calderen und Maare

Calderen sind große, kesselartige Strukturen, die durch den Einsturz eines Vulkans nach einer massiven Eruption entstehen. Maare sind kleine, flache Krater, die durch phreatomagmatische Explosionen gebildet werden, wenn Magma mit Grundwasser in Kontakt kommt.

Calderen können sich mit Wasser füllen und Seen bilden. Maare sind oft von einem Ring aus Auswurfmaterial umgeben.

Aschekegel und Lavadome

Aschekegel entstehen bei explosiven Ausbrüchen, wenn durch den Druck von Wasserdampf die Füllung des Förderschlotes zertrümmert wird und als Asche und Schlacke rund um den Krater niedergeht. Sie erreichen Höhen von bis zu einigen hundert Metern und haben steile Flanken.

Lavadome hingegen entstehen, wenn sehr zähflüssiges Magma an die Oberfläche gelangt und dort schnell abkühlt, ohne weit zu fließen. Sie bilden kuppelförmige Strukturen direkt über dem Vulkanschlot.

Die Form von Aschekegeln und Lavadomen ist charakteristisch für ihre Entstehungsweise. Während Aschekegel steile Flanken aufweisen, sind Lavadome oft kuppelförmig.

Bei der Bildung von Aschekegeln spielt die Asche eine wichtige Rolle, da sie das Material darstellt, das während der explosiven Ausbrüche ausgeworfen wird.

Der Unterschied zwischen Magma und Lava

Magma und Lava sind zwei Begriffe, die oft im Zusammenhang mit Vulkanen verwendet werden, aber was genau ist der Unterschied zwischen ihnen? Der Hauptunterschied liegt in ihrer Position relativ zur Erdoberfläche.

Magma: Geschmolzenes Gestein im Erdinneren

Magma bezeichnet geschmolzenes Gestein, das sich unter der Erdoberfläche befindet. Es ist eine komplexe Mischung aus geschmolzenen Gesteinen, Mineralien und Gasen. Die Temperatur und der Druck im Erdinneren ermöglichen es, dass das Gestein in einem geschmolzenen Zustand bleibt.

Zusammensetzung und Eigenschaften von Magma können je nach Ort und Bedingungen variieren. Es kann unterschiedliche Mengen an Gasen wie Wasserstoff, Schwefel und Kohlendioxid enthalten, was seine Viskosität und Explosivität beeinflusst.

Lava: Magma an der Erdoberfläche

Sobald Magma durch einen Vulkanausbruch an die Erdoberfläche gelangt, wird es als Lava bezeichnet. Lava ist also im Wesentlichen Magma, das die Oberfläche erreicht hat. Die Eigenschaften der Lava, wie ihre Temperatur und Viskosität, bestimmen, wie schnell sie fließt und wie sie erstarrt.

Bei einem Vulkanausbruch wird neben Lava oft auch Asche und andere vulkanische Materialien ausgestoßen. Die Fließgeschwindigkeit der Lava hängt von ihrer Zusammensetzung, Temperatur und dem Gelände ab.

Wenn Lava abkühlt und erstarrt, bildet sie verschiedene Gesteinsarten, je nach chemischer Zusammensetzung und Abkühlungsgeschwindigkeit. Dieser Prozess ist wichtig für die Bildung neuer Landformen und die Veränderung der Landschaft um Vulkane herum.

Eigenschaften	Magma	Lava
Position	Unter der Erdoberfläche	An der Erdoberfläche
Zustand	Geschmolzenes Gestein	Geschmolzenes Gestein
Temperatur	Sehr hoch	Sehr hoch, aber abnehmend beim Abkühlen

Wie kommt es zu einem Vulkanausbruch?

Die Frage, warum Vulkane ausbrechen, ist eng mit der Dynamik der Erde und den Prozessen in ihrem Inneren verbunden. Ein Vulkanausbruch ist das Ergebnis eines komplexen Zusammenspiels zwischen Magma, Gasen und dem Druck im Vulkansystem.

Der Druckaufbau im Vulkan

Wenn die Magmakammer eines Vulkans voll ist und kein weiteres Material mehr aufnehmen kann, bahnt sich das heiße Magma seinen Weg nach oben und dringt durch Kanäle und Spalten an die Oberfläche. Das Magma tritt dort als glühend heiße Lava aus, und der Vulkan bricht aus. Der Kanal, durch den das Magma nach oben quillt, wird als Schlot bezeichnet, und sein Ausgang wird Krater genannt.

Einige Vulkane, wie der Stromboli in Süditalien, zeigen regelmäßige Aktivität, indem Lava aus ihrem Krater oder aus Spalten an den Flanken austritt. Andere Vulkane können Jahrhunderte lang ruhen, sind aber nicht wirklich erloschen. Der Vulkankrater kann mit Lava und Geröll verstopft sein, was zu einem immensen Druckaufbau führen kann, wenn Magma nach oben dringt.

Explosive und effusive Ausbrüche

Vulkanausbrüche lassen sich grundsätzlich in zwei Haupttypen einteilen: explosive und effusive (ruhig fließende) Ausbrüche. Bei effusiven Ausbrüchen fließt dünnflüssige Lava ruhig aus dem Krater oder aus Spalten an den Flanken des Vulkans.

• Effusive Ausbrüche sind typisch für Vulkane mit dünnflüssiger Lava, wie beim Stromboli oder bei den hawaiianischen Vulkanen.
• Explosive Ausbrüche treten auf, wenn zähflüssiges, gasreiches Magma unter hohem Druck steht und der Vulkanschlot verstopft ist, wie beim Vesuv oder Krakatau.
• Die Art des Ausbruchs hängt hauptsächlich von der Viskosität des Magmas ab: Je zähflüssiger das Magma, desto schwerer können Gase entweichen und desto explosiver wird der Ausbruch.

Bei explosiven Ausbrüchen werden Millionen Tonnen von Gestein, Asche und Gase in die Luft geschleudert, was zu verheerenden Folgen führen kann. Die Freisetzung von Gasen und Asche kann die Umwelt und das Klima beeinflussen.

Die Temperatur eines Vulkans

Die Temperatur eines Vulkans ist ein entscheidender Faktor für das Verständnis seiner Aktivität und Ausbruchsmechanismen. Sie gibt Aufschluss über die thermischen Prozesse, die innerhalb des Vulkans ablaufen und beeinflusst direkt die Art und Weise, wie ein Vulkanausbruch stattfindet.

Wie heiß ist Magma und Lava?

Magma und Lava können extrem hohe Temperaturen erreichen. Die Temperatur von Magma im Erdinneren kann bis zu 1300 Grad Celsius betragen. Wenn Magma an die Oberfläche gelangt und zu Lava wird, kann ihre Temperatur je nach Zusammensetzung und Gasgehalt variieren.

Temperaturbereiche von Lava: Lava kann Temperaturen von über 700 Grad Celsius bis hin zu mehr als 1200 Grad Celsius aufweisen. Die genaue Temperatur hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der chemischen Zusammensetzung der Lava und dem Druck, unter dem sie steht.

Die Farbe der Lava als Temperaturindikator

Die Farbe der Lava dient als natürlicher Indikator für ihre Temperatur. Je heißer die Lava, desto heller erscheint sie. Bei Temperaturen über 520 Grad Celsius glüht die Lava rot und wird mit steigender Temperatur zunehmend gelblicher. Bei Temperaturen über 1000 Grad Celsius erscheint der Lavastrom weißglühend.

Ein interessantes Phänomen ist die sogenannte „blaue Lava,“ wie sie beim Vulkan Ijen auf Java beobachtet werden kann. Diese blaue Farbe ist jedoch nicht auf die Temperatur der Lava selbst zurückzuführen, sondern auf brennende Schwefelgase, die bei Kontakt mit Sauerstoff eine blaue Flamme erzeugen.

Temperatur (Grad Celsius)	Farbe der Lava
Über 520	Rot
Über 1000	Weißglühend
Unter 500	Dunkel/Schwarz

Vulkanische Begleiterscheinungen

Die Auswirkungen eines Vulkanausbruchs reichen weit über den eigentlichen Ausbruch hinaus und umfassen eine Vielzahl von Begleiterscheinungen, die erhebliche Schäden anrichten und die Umwelt sowie die Menschen in der Umgebung betreffen können.

Pyroklastische Ströme und Glutlawinen

Pyroklastische Ströme sind heiße, schnell fließende Wolken aus Asche, Gasen und Gestein, die bei explosiven Vulkanausbrüchen entstehen. Sie können Geschwindigkeiten von bis zu 100 km/h erreichen und Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius aufweisen, wodurch sie alles in ihrem Weg zerstören. Glutlawinen sind ähnliche Phänomene, die jedoch langsamer sind, aber dennoch verheerende Auswirkungen haben können.

Pyroklastische Ströme sind eine der gefährlichsten Begleiterscheinungen von Vulkanausbrüchen, da sie aufgrund ihrer hohen Temperatur und Geschwindigkeit ganze Ortschaften innerhalb weniger Minuten zerstören können.

Lahare und Tsunamis

Lahare sind Schlammströme, die entstehen, wenn vulkanische Asche und Gestein mit Wasser vermischt werden. Sie können durch starke Regenfälle oder die plötzliche Freisetzung von Wasser aus einem Kratersee ausgelöst werden. Lahare können weit entfernte Gebiete erreichen und große Schäden anrichten, indem sie Infrastrukturen zerstören und landwirtschaftliche Flächen verschütten.

Tsunamis können durch den Einsturz eines Vulkans oder durch pyroklastische Ströme, die ins Meer fließen, ausgelöst werden. Diese riesigen Wellen können Küstenregionen verwüsten und weitreichende Zerstörungen verursachen.

Vulkanische Gase und Asche

Bei Vulkanausbrüchen werden große Mengen an Gasen wie Wasserdampf, Kohlendioxid, Schwefeldioxid und Halogene freigesetzt. Diese Gase können für Menschen und Tiere giftig sein und Atemprobleme, Reizungen der Augen und der Haut verursachen. Vulkanische Asche besteht aus feinen Partikeln zersplitterten Gesteins und Glases, die bei explosiven Ausbrüchen in die Luft geschleudert werden und sich über weite Gebiete verteilen können.

Die Asche kann Gebäude zum Einsturz bringen, Ernten zerstören und den Luftverkehr beeinträchtigen. In der Stratosphäre können vulkanische Gase und Aschepartikel bis zu fünf Jahre verbleiben und das globale Klima beeinflussen, indem sie die Sonneneinstrahlung reflektieren und zu einer vorübergehenden Abkühlung führen.