Vulkane: Arten, Ausbrüche, 8 Aufgaben mit Lösung

1. (a) Der Speicher in der Tiefe ist die Magmakammer, meist wenige bis einige Dutzend Kilometer unter der Oberfläche.
2. (b) Der Aufstiegskanal ist der Schlot.
3. (c) Die Öffnung am Gipfel ist der Krater.
4. (d) Die Aufschüttung ringsum ist der Vulkankegel, Schicht für Schicht bei jedem Ausbruch gewachsen.
5. (e) Die Nebenöffnung an der Flanke ist ein Nebenkrater oder Adventivkrater.
6. Wichtiger Hinweis: die Magmakammer liegt in der Kruste oder im oberen Mantel, nicht im Erdkern in tausenden Kilometern Tiefe.

Ergebnis: (a) Magmakammer; (b) Schlot; (c) Krater; (d) Vulkankegel; (e) Nebenkrater.

1. Das Kriterium ist immer die Viskosität: je mehr Kieselsäure, desto zäher das Magma und desto schwerer entweichen die Gase.
2. (a) Arm an Kieselsäure und dünnflüssig: die Gase entweichen ohne Widerstand, die Lava fließt. Effusiver Ausbruch, hawaiianischer Typ.
3. (b) Reich an Kieselsäure und zäh: die Gase bleiben eingeschlossen, der Druck steigt bis zur Explosion. Explosiver Ausbruch, peleanischer oder plinianischer Typ.
4. (c) Mittel mit viel Gas: explosives Verhalten mit stoßweisen Ausbrüchen und Aschesäulen. Typisch für die Vulkane der Anden.
5. Lesehilfe: Kieselsäure und Viskosität gehen zusammen, und hohe Viskosität bedeutet Explosion.

Ergebnis: (a) effusiv; (b) explosiv; (c) explosiv. Nicht die Temperatur entscheidet, sondern die Viskosität, die vom Kieselsäuregehalt abhängt.

1. Ich nutze die Beziehung der gleichförmigen Bewegung: Zeit = Weg : Geschwindigkeit.
2. Ich rechne die Strecke in Meter um: 3 km = 3000 m.
3. Schneller Strom: 3000 m : 5 m/s = 600 s.
4. In Minuten: 600 : 60 = 10 Minuten.
5. Langsamer Strom: 3000 m : 0,1 m/s = 30 000 s.
6. In Stunden: 30 000 : 3600 = 8,33 h, also 8 Stunden und 20 Minuten.
7. Schluss: selbst der schnelle Strom ist langsam genug, um zu Fuß auszuweichen. Lava zerstört, tötet aber selten.

Ergebnis: 10 Minuten bei 5 m/s und 8 Stunden 20 Minuten bei 0,1 m/s. Lavaströme bedrohen Gebäude, nicht das Leben derer, die laufen können.

1. Von VEI 4 bis VEI 7 sind es drei Stufen: 7 - 4 = 3.
2. Jede Stufe bedeutet mal 10, das Verhältnis ist also 10³.
3. 10³ = 10 · 10 · 10 = 1000-mal mehr Material.
4. Von VEI 6 zu VEI 7 ist es nur eine Stufe: 10¹ = 10-mal mehr.
5. Deutung: auf einer logarithmischen Skala ist der Abstand zwischen zwei Nachbarzahlen gewaltig. Ein VEI 7 ist nicht 'etwas schlimmer' als ein VEI 6, sondern zehnmal größer.

Ergebnis: 1000-mal mehr als ein VEI 4 und 10-mal mehr als ein VEI 6. Auf einer logarithmischen Skala ist eine Stufe schon eine Größenordnung.

1. Pyroklastischer Strom: Zeit = 6 km : 100 km/h = 0,06 h.
2. Ich rechne in Minuten um: 0,06 · 60 = 3,6 Minuten, also 3 Minuten und 36 Sekunden.
3. Lavastrom: ich rechne die Strecke um, 6 km = 6000 m.
4. Zeit = 6000 m : 5 m/s = 1200 s, also 20 Minuten.
5. Verhältnis der Zeiten: 1200 s : 216 s = 5,6.
6. Schluss: Lava lässt 20 Minuten, der pyroklastische Strom weniger als 4. Dazu ist er 200-700 °C heiß und damit die häufigste Todesursache bei Ausbrüchen, wie in Pompeji im Jahr 79.

Ergebnis: 3 Minuten und 36 Sekunden für den pyroklastischen Strom, 20 Minuten für die Lava. Der pyroklastische Strom ist 5,6-mal schneller und lässt, anders als Lava, keine Zeit zur Flucht zu Fuß.

1. Ich berechne 75 % von 1350: 0,75 · 1350 = 1012,5.
2. Da es um eine Anzahl von Vulkanen geht, runde ich: etwa 1010 Vulkane.
3. Außerhalb des Feuerrings: 1350 - 1012,5 = 337,5, also etwa 340.
4. Gegenprobe über das Komplement: 25 % von 1350 = 0,25 · 1350 = 337,5. Stimmt überein.
5. Deutung: die Verteilung ist nicht zufällig. Der Feuerring ist eine Kette von Plattengrenzen rund um den Pazifik, und dort findet das Magma einen Weg.

Ergebnis: Etwa 1010 Vulkane im Feuerring und etwa 340 außerhalb. Was die Vulkane bündelt, ist nicht der Zufall, sondern die Plattengrenzen.

1. (a) Ich dividiere die Volumina: 150 km³ : 10 km³ = 15.
2. (b) Die Skala sieht bei einer Stufe Unterschied, von VEI 6 auf VEI 7, den Faktor 10 vor.
3. Der beobachtete Wert ist 15, nicht 10.
4. Vergleich: 15 ist das 1,5-Fache des erwarteten Werts, also dieselbe Größenordnung, aber keine Übereinstimmung.
5. Erklärung: jede VEI-Stufe deckt einen BEREICH von Volumina ab, keinen einzelnen Wert. VEI 7 reicht von 100 bis 1000 km³, und 150 km³ liegt am unteren Rand dieses Bereichs.
6. Zusammenhang: der Tambora senkte die globale Mitteltemperatur so stark, dass 1816 als das Jahr ohne Sommer in die Geschichte einging. Der zehnmal kleinere Pinatubo kühlte den Planeten zwei Jahre lang um etwa 0,5 °C.

Ergebnis: (a) Um den Faktor 15. (b) Nicht genau: die Skala erwartet 10, die Angabe ergibt 15, weil jede VEI-Stufe einen Volumenbereich abdeckt (VEI 7 von 100 bis 1000 km³) und keinen exakten Wert.

1. (a) Aktive Vulkane liegen fast immer an Plattengrenzen, wo eine Platte abtaucht oder zwei auseinanderdriften.
2. Deutschland liegt mitten auf der eurasischen Platte, weit von beiden Situationen entfernt. Der Vulkanismus der Eifel gehört zu einer Aufwölbung des Mantels unter Mitteleuropa, nicht zu einer Plattengrenze.
3. (b) Durchschnittlicher Abstand: 700 000 Jahre : 350 Ausbrüche = 2000 Jahre pro Ausbruch.
4. Vergleich mit dem letzten Ausbruch: 13 000 Jahre : 2000 Jahre = 6,5.
5. Seit dem Laacher-See-Ausbruch sind also etwa 6,5 durchschnittliche Abstände verstrichen.
6. Deutung: das ist ein Grund, das Gebiet als ruhend statt erloschen einzuordnen. Dazu passt, dass am Laacher See weiterhin CO₂ austritt — ein Zeichen, dass tief unten noch Magma vorhanden ist.
7. Vorsicht mit dem Modell: ein Durchschnitt sagt nichts über den nächsten Zeitpunkt, weil Ausbrüche nicht regelmäßig eintreten.

Ergebnis: (a) Weil Deutschland mitten auf der eurasischen Platte liegt; der Eifel-Vulkanismus gehört zu einer Mantelaufwölbung, nicht zu einer Plattengrenze. (b) Durchschnittlich 2000 Jahre zwischen zwei Ausbrüchen, und seit dem Laacher See sind etwa 6,5 solcher Abstände vergangen — weshalb das Gebiet als ruhend gilt.