Erdbeben und Vulkanismus

Erdbeben:

Erdbeben werden als natürliche Erschütterungen der Erdkruste und des oberen Erdmantels bezeichnet. Die häufigsten (90 Prozent aller Beben) und stärksten Beben sind die tektonischen Beben. Sie entstehen, wenn sich in tektonisch aktiven Zonen langsam Spannungen aufbauen und plötzlich entladen. Ihre Wirkung kann sehr weit reichen und katastrophale Wirkungen haben. Vulkanische Beben sind mit vulkanischen Aktivitäten verbunden; sie machen etwa sieben Prozent aller Beben aus und haben keine große Reichweite. Einsturzbeben werden durch einstürzende Höhlen ausgelöst; sie sind sehr selten und schwach. Nach der Entfernung des Bebens werden Ortsbeben, Nahbeben und Fernbeben unterschieden. Eine weitere Unterteilung orientiert sich an der Tiefe des Erdbebenherdes: Flachbeben haben ihren Herd in einer Tiefe bis 70 Kilometer, mitteltiefe Beben bis 300 Kilometer und Tiefbeben bis 700 Kilometer. Die Herde besitzen eine gewisse räumliche Ausdehnung. Das gedachte Zentrum eines Bebens wird Hypozentrum genannt. Der senkrecht darüber liegende Punkt der Erdoberfläche heißt Epizentrum. Erdbeben pflanzen sich als Erdbebenwellen fort. Am schnellsten laufen die P-Wellen (von lateinisch undae primae: die ersten Wellen), sie erreichen den Beobachter als erste. Es handelt sich dabei um Kompressions- oder Longitudinalwellen, das heißt, sie versetzen das Gestein in eine Schwingung parallel zur Ausbreitungsrichtung der Wellen. Mit halber Geschwindigkeit folgen die S-Wellen (von lateinisch undae secundae: die zweiten Wellen), das sind Scher- oder Transversalwellen; sie versetzen das Gestein in eine Schwingung senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der Wellen. Erdbebenstationen messen den zeitlichen Abstand, mit dem P- und S-Wellen eintreffen, und errechnen daraus die Entfernung des Herdes. Während P- und S-Wellen durch das Erdinnere laufen, pflanzen sich die L-Wellen (von lateinisch undae longae: lange Wellen) entlang der Erdoberfläche aus. Sie erreichen den Beobachter zuletzt.

Die Plattentektonik lokalisiert die Herde tektonischer Beben an aktiven Plattenrändern. Der englische Geologe John F. Dewey hat folgende Klassifikation für Erdbebenzonen vorgeschlagen: Typ 1 fällt mit den Spreizungszonen der mittelozeanischen Rücken zusammen, in denen Flachbeben entstehen und Vulkanismus auftreten kann. Typ 2 erstreckt sich entlang horizontaler Verschiebungslinien (San-Andreas-Störung). Hier treten ebenfalls Flachbeben auf, aber es gibt keinen Vulkanismus. Typ 3 ist an Subduktionszonen (Tiefseegräben und Inselbögen) gebunden. Hier sind Flach-, Mittel- und Tiefbeben möglich, die sich vor allem im zirkumpazifischen Gürtel konzentrieren. Typ 4 setzt man mit den Kettengebirgen, die sich von Birma bis zum Mittelmeer erstrecken, gleich. Hier entstehen flache und mitteltiefe Beben. Die großen Erdbeben mit katastrophalen Folgen gehen größtenteils von Typ zwei und drei aus. Innerhalb der Platten sind Beben selten und schwächer. Vulkanische Beben sind zwar ebenfalls eher schwach, doch ein wichtiges Alarmsignal für bevorstehende Vulkanausbrüche.

Die Gefahr von Erdbeben:

Erdbeben können viele Todesopfer fordern, wenn sie Bauwerke wie Gebäude, Brücken und Dämme zerstören, und sie können außerdem verheerende Erdrutsche auslösen. Zum Beispiel verursachte 1959 ein Beben bei Hebgen (Montana, USA) einen Erdrutsch, der mehrere Menschenleben forderte und zeitweilig den Madison River blockierte. Dadurch entstand ein See, der die Stadt Ennis mit einer verhängnisvollen Überschwemmung bedrohte. Unterseeische Beben können Flutwellen oder seismische Wogen auslösen, so genannte Tsunamis. An der japanischen Pazifikküste wurden Tsunamis von 40 Meter Höhe beobachtet. Auf hoher See bleiben diese Flutwellen wegen ihrer langen Wellenlänge (bis zu 1 000 Kilometer) unbemerkt. An der Küste aber, besonders in Buchten und Flussmündungen, wirken sie katastrophal. 1896 erlitt die Stadt Sanriku (Japan) mit 20 000 Einwohnern ein verheerendes Schicksal.

Wo Bauwerke auf lockerem Baugrund errichtet wurden, ist das Fließen des Bodens eine weitere seismische Gefahr, da er schlagartig seine Tragkraft verlieren kann und sich wie Treibsand verhält. Gebäude, die auf diesem Baugrund stehen, werden buchstäblich vom Boden verschluckt, wie es 1906 bei dem Erdbeben von San Francisco der Fall war.

Vulkanismus:

Darunter versteht man alle geologischen Erscheinungen, die mit dem Aufdringen von Magma in die obersten Partien der Erdkruste und dem Austritt von Lava und Gasen an der Erdoberfläche verbunden sind. Dazu gehört vor allem die Bildung von Vulkanen und vulkanischen Gesteinen. Bleibt das Magma in größeren Tiefen (mehr als etwa fünf Kilometer) stecken, so führt dies zu den Erscheinungen des Plutonismus. Vulkanismus tritt vor allem an den aktiven Rändern von Platten auf. Zur Zeit gelten weltweit etwa 500 bis 600 Vulkane als aktiv, wobei die untermeerischen Vulkane nicht mitgezählt sind. Die Zahl der erloschenen Vulkane wird auf 10 000 geschätzt. Die Wissenschaft, die sich mit den Ursachen, Prozessen, Strukturen, Ablagerungen und morphologischen Erscheinungen des Vulkanismus beschäftigt, heißt Vulkanologie. Sie ist ein Teilgebiet der Geologie.

Die tektonischen Schwächezonen fallen zumeist mit den Grenzen von Platten zusammen.

Dabei sind drei verschiedene Arten von Plattengrenzen mit je unterschiedlichem Vulkanismus zu unterscheiden: Zum einen divergierende (sich spreizende) Plattengrenzen der mittelozeanischen Rücken. Hier wird durch den Vulkanismus neue ozeanische Kruste gebildet, und die Platten driften auseinander. In Spalteneruptionen wird hier vor allem Basalt gefördert. Die gesamten heutigen Ozeanböden sind auf diese Weise in den letzten 200 Millionen Jahren entstanden. Zum anderen handelt es sich um konvergierende Plattengrenzen, bei denen eine Platte entlang einer Subduktionszone unter die andere abtaucht. Hier werden zwei Arten unterschieden, je nachdem ob ein Plattenrand mit ozeanischer Kruste unter eine ebenfalls ozeanische Kruste abtaucht oder unter eine kontinentale Kruste des gegenüberliegenden Plattenrandes. Dabei werden Teile der ozeanischen oder kontinentalen Kruste in der Tiefe aufgeschmolzen, das intermediäre oder saure Magma steigt in der Nähe der Subduktionszone an die Oberfläche. So entstehen die typischen Vulkanketten. Häufigster Vulkantyp ist der Stratovulkan. Den Küstenbereichen solcher Kollisionszonen sind Tiefseegräben vorgelagert. Bei einer Ozean-Kontinent- Subduktion ist der Vulkanismus mit Gebirgsbildung verbunden. Dabei entstehen in der Regel lange Gebirgsketten, wie z. B. die Anden in Südamerika und die Kordilleren in Nordamerika (Rocky Mountains). Bei Ozean-Ozean-Subduktionen entstehen typische Inselbögen mit Vulkanen, wie die Alëuten, Japan oder die Philippinen.

Von den derzeit etwa 500 bis 600 aktiven Vulkanen der Festländer liegen 85 Prozent an konvergierenden Plattengrenzen, 15 Prozent an divergierenden Plattengrenzen und etwa 5 Prozent innerhalb von Platten (Hot-spot-Vulkane). Etwa zwei Drittel der aktiven Oberflächenvulkane befinden sich rings um den Pazifischen Ozean. Den so gebildeten Ring nennt man den Ring of Fire oder auch den zirkumpazifischen Gürtel. Er zeichnet Subduktionszonen nach und verläuft über die Anden, die Kordilleren, die Alëuten, Kamtschatka im Osten Sibiriens, die Kurilen, Japan, die Philippinen, Celebes, Neuguinea, die Salomonen, Neukaledonien und Neuseeland.

Oberflächenvulkanismus:

Kontinentaler Vulkanismus hat zwar einen wesentlich geringeren Umfang als submariner Vulkanismus, was das Volumen des Magmas betrifft, aber er ist aufgrund der leichteren Zugänglichkeit sehr viel besser erforscht. Es ist seit historischen Zeiten bekannt, dass Vulkanausbrüche sowohl durch gewaltige Ascheexplosionen als auch durch ruhig fließende Lavaströme gekennzeichnet sein können. Es gibt 3 Arten des Oberflächenvulkanismus:

1. Spalteneruptionen: Es gibt sie nicht nur entlang der mittelozeanischen Rücken, sondern auch auf dem Festland. Bei diesen Arten von Eruptionen wird eine große Menge dünnflüssiger Lava über ein großes Areal verteilt. Bei wiederholten Ausbrüchen können so weite Ebenen oder Plateaus gebildet werden. Ein Beispiel ist Island, das auf dem Mittelatlantischen Rücken sitzt.

2. Schichtvulkane: Die Mehrheit der festländischen Vulkane besitzt mehrere Schlote bzw. Gruppen von Schloten. Daraus entstehen zwei Grundformen von Vulkanen; einerseits der kegelförmige Typ, der so genannte Schlackenkegel und andererseits der symmetrisch geformte, kegelförmige Schicht- oder Stratovulkan. Schlackenkegel bestehen aus pyroklastischem Gesteinen, Asche oder Schlacke, die nach der Explosion in unmittelbarer Nähe des Kraters niederfallen. Schlackenkegel besitzen steile Flanken. Schichtvulkane hingegen entstehen, weil unterschiedliches vulkanisches Material ausgestoßen wird, das sich in "Schichten" über die Umgebung verteilt. Die bekanntesten Schichtvulkane der Welt sind der Ätna und der Vesuv in Italien, der Popocatépetl in Mexiko und der Kilimanjaro in Tansania.

3. Schildvulkane: Sie zeichnen sich durch eine breite, eher flache Form aus, die sehr viele Kilometer Durchmesser haben kann. Die Hänge sind flach und meist durch hunderte dünnflüssige Lavaergüsse aufgebaut. Die größten Schildvulkane gibt es auf Hawaii. Die Kette der Inseln Hawaiis besteht aus Schildvulkanen, die sich vom Grund des Meeres erheben.

Vulkanismus als Bedrohung:

Viele Millionen Menschen leben in Regionen, die durch Vulkane, vor allem die explosiven, bedroht sind. Manche leben sogar direkt am Fuß des Berges. Angesichts der drohenden Gefahr stellt man sich die Frage, warum diese Räume so dicht besiedelt sind. Ein entscheidender Grund ist sicherlich, dass Böden, die sich auf vulkanischem Ausgangsgestein entwickeln, äußerst fruchtbar sind. Die Bedeutung dieser Fruchtbarkeit wird umso größer, wenn man bedenkt, dass vor allem unter tropischen Klimabedingungen Böden nährstoffarm sind und sehr schnell ausgelaugt werden. Manche Gebiete waren bereits vor einem Ausbruch Siedlungszentren und bleiben es auch danach. Von manchen Vulkanen nimmt man an, dass sie erloschen sind. Das kann ein fataler Irrtum sein, wie der Ausbruch des Pinatubo 1991 bewiesen hat. Der nördlich von Manila gelegene Vulkan schleuderte im Juni und im Juli nach einer Ruhephase von 600 Jahren Millionen Tonnen Asche empor, die sich mit den tropischen Regenfällen in riesige Schlammströme verwandelten. Ungefähr 550 Menschen kamen dabei ums Leben, 650 000 verloren ihre Existenzgrundlage. Auch den Menschen in und um Neapel dürfte bekannt sein, dass es als gesichert gilt, dass der Vesuv eines Tages wieder ausbrechen wird. Die letzte größere Eruption war 1906. Zur Zeit mehren sich die Zeichen, dass er wieder aktiv wird. Besonders starke Vulkanausbrüche können Tsunamis verursachen. Die bei der Explosion des Krakatau im Jahr 1883 entstandene Flutwelle war 40 Meter hoch. In ihr ertranken 36 000 Menschen. Durch den feinen Staub, der bei diesem Ausbruch in die Atmosphäre gelangte, kühlte das Weltklima in den darauf folgenden Jahren merklich ab. Der Vulkanismus hat aber auch nützliche Auswirkungen. Während der frühen geologischen Geschichte der Erde wurden durch Vulkanismus Gase und Wasser frei und bildeten die Atmosphäre und die Hydrosphäre. Durch Vulkanismus sind ferner wichtige Erzlagerstätten entstanden, unter anderem mit Quecksilber, Gold, Silber, Uran. Auf Vulkaniten bilden sich die erwähnten fruchtbaren Böden. In der Spätphase vulkanischer Aktivitäten entstehen die Thermen, heiße oder warme Quellen, die in solchen Gebieten für die Elektrizitätserzeugung oder für Heizungen und die Warmwasserversorgung genutzt werden (z. B. Oberitalien, Island, Kamtschatka).

© by Harald Messner