Einige Menschen glauben, dass Vulkanausbrüche vom Schicksal verursacht werden. Andere glauben, ein Vulkanausbruch sei ein Zeichen dafür, dass ein Berg in Aufruhr ist, weil die Anwohner gesündigt haben.

Aber die Wissenschaft hat eine andere Erklärung.

Vulkane sind Kanäle, die unterirdisches geschmolzenes Gestein, Magma genannt, aus der Erdkruste an die Erdoberfläche befördern. Diese Kanäle haben Formen wie Kegel, Schilde oder Calderen. Unter einem Vulkan befindet sich eine Magmakammer, ein Reservoir mit einem einzigen großen Körper aus geschmolzenem Gestein.

Eine Eruption wird durch verstärkte Magmabewegungen innerhalb eines Vulkans ausgelöst. Diese Bewegungen werden durch verschiedene Prozesse ausgelöst, die unterhalb, innerhalb und oberhalb der Magmakammer stattfinden.

Unterhalb der Magmakammer

Vulkane, die sich in Subduktionszonen befinden – wo die sich bewegenden Erdplatten zusammenstoßen und eine Platte unter die andere sinkt – erhalten eine ständige Zufuhr von neuem geschmolzenem Gestein in die Magmakammer.

Unter der Magmakammer schmilzt die Hitze des Erdkerns das vorhandene Gestein teilweise zu neuem Magma. Dieses frische geschmolzene Gestein wird schließlich in die Magmakammer eindringen. Wenn die Kammer, die bereits mit einem bestimmten Volumen gefüllt ist, das neue Magma nicht mehr aufnehmen kann, wird der Überschuss durch Eruptionen ausgestoßen.

Dieser Prozess verläuft in der Regel zyklisch, so dass es möglich ist, dadurch verursachte Eruptionen vorherzusagen. Der Berg Papandayan in West-Java, der auf dem Zusammentreffen der Eurasischen und der Indo-Australischen Platte liegt, hat einen 20-jährigen Zyklus und könnte 2022 das nächste Mal ausbrechen. Zuletzt brach er 2002 aus.

Die Zeitspanne zwischen den Ausbrüchen hängt davon ab, wie schnell das Gestein schmilzt, was von der Geschwindigkeit der sinkenden Platte beeinflusst wird. Die Erde hat mehrere Subduktionszonen, und die subduzierenden Platten bewegen sich im Allgemeinen mit einer konstanten Geschwindigkeit von bis zu 10 Zentimetern pro Jahr. Für Papandayan beträgt die Geschwindigkeit der Indo-Australischen Platte, die unter die Eurasische Platte subduziert, etwa 7 cm pro Jahr.

Im Inneren der Magmakammer

Aktivitäten im Inneren der Magmakammer können ebenfalls Eruptionen verursachen. Im Inneren der Kammer kristallisiert das Magma aufgrund der sinkenden Temperatur. Das kristallisierte Magma, das schwerer ist als die halbflüssige Gesteinsschmelze, sinkt auf den Kammerboden. Dadurch wird das restliche Magma nach oben gedrückt und der Druck auf den Kammerdeckel erhöht. Zu einer Eruption kommt es, wenn der Deckel den Druck nicht mehr halten kann. Auch dies geschieht in Zyklen und lässt sich vorhersagen.

Ein weiterer wichtiger Vorgang in der Magmakammer ist die Vermischung des Magmagemischs mit dem umgebenden Gestein. Dieser Prozess wird Assimilation genannt. Wenn sich das Magma bewegt, interagiert es mit den Gesteinen an der Auskleidung der Kammer.

Manchmal haben Vulkane Wege, durch die das Magma an die Oberfläche fließen kann. Wenn dieser Weg jedoch nicht vorhanden ist, drängt das Magma in einen Bereich, in dem weniger Druck herrscht. Das kann dazu führen, dass die Wände um die Kammer herum einstürzen.

Stellen Sie sich vor, Sie lassen einen Ziegelstein in einen Eimer voller Wasser fallen. Das erste, was passieren würde, wäre, dass Wasser aus dem Eimer spritzt.

Das Aufspritzen von Magma, das durch die einstürzende Kammerwand verursacht wird, löst eine Eruption aus. Eruptionen bei diesem Vorgang sind schwer vorherzusagen.

Oberhalb der Magmakammer

Ausbrüche können auch durch einen Druckverlust oberhalb der Magmakammer ausgelöst werden. Dies kann verschiedene Ursachen haben, z. B. eine Abnahme der Dichte des Gesteins über der Kammer oder das Schmelzen des Eises auf dem Vulkan. Auch ein Taifun, der an einem Vulkan in kritischem Zustand vorbeizieht, kann die Stärke eines Ausbruchs verschlimmern.

Gesteine, die die Magmakammer bedecken, können aufgrund von Veränderungen in der Mineralzusammensetzung allmählich erweichen. Eine Abnahme der Dichte des Deckgesteins führt schließlich dazu, dass es den Druck des Magmas nicht mehr auffangen kann.

Was verursacht diese mineralogische Veränderung? Manchmal haben Vulkane Risse an der Oberfläche, durch die Wasser eindringt und mit dem Magma interagiert. Wenn dies geschieht, kommt es zu hydrothermalen Gesteinsveränderungen, die zu Ausbrüchen führen.

Wo das Magma den Vulkan verlässt, ist ebenfalls wichtig. Wenn Lava oder pyroklastische Gesteinsbrocken an der Seite eines Vulkans austreten, kann die Schwerkraft diesen Teil des Vulkans zum Einsturz bringen, was zu einem plötzlichen Verlust des Überdrucks führt. Große Eruptionen ereignen sich meist kurz nach dem Einsturz eines Sektors.

Gletscherschmelze

Die globale Erwärmung kann zu mehr Eruptionen führen, indem sie die Gletscher auf den Vulkanen zum Schmelzen bringt. Wenn große Mengen an Eis auf Vulkanen schmelzen, sinkt der Druck über der Magmakammer. Das Magma wird aufsteigen, um ein neues Gleichgewicht zu finden und einen Ausbruch zu verursachen.

Eine Studie hat gezeigt, dass der gewaltige Ausbruch des Eyjafjallajökull in Island im Jahr 2010 dadurch ausgelöst wurde. Island verliert jedes Jahr schätzungsweise 11 Milliarden Tonnen Eis, es könnte also noch mehr werden.

Im Jahr 1991 kam es zu einem großen Ausbruch des Pinatubo auf den Philippinen, als der Taifun Yunya auf den Vulkan und seine Umgebung traf. Der Pinatubo rumpelte bereits, aber der Taifun verschlimmerte die Stärke der Explosion.

Durch die hohe Geschwindigkeit des Taifuns verlor das Gebiet um ihn herum erheblich an Druck. Infolgedessen wurde die Luftsäule über dem Vulkan in den Weg des Taifuns gefegt. Der Mount Pinatubo erfuhr eine Druckveränderung und ein großer Ausbruch war unvermeidlich.

Angesichts der wichtigen Rolle, die das Magma bei der Auslösung von Vulkanausbrüchen spielt, kann eine genauere Untersuchung des Magmas helfen, diese spektakulären Naturereignisse vorherzusagen.