Vulkane: Eruptionsprodukte

• Lavaströme: effusiver Vulkanismus
• Tephra Fallout, pyroklastische Dichteströme: explosiver Vulkanismus
• Vulkangase und saurer Niederschlag

Lava strömt recht langsam mit etwa 10 km/h nahe des Schlotes bis weniger als 1 km/h in etwas weitere Entfernung. Sie ist der Erdanziehungskraft unterworfen, d.h. sie strömt bergabwärts. Sie bahnt sich ihren Weg vornehmlich durch Täler und Senken. Lavaströme sind meist eher lokale Phänomene, die sich bis zu einigen Zehnern Kilometer weit ausbreiten. Nur bei seltenen großen effusiven Eruptionen bilden sie weit verbreitete, bis zu hunderte Meter mächtige Lavafelder. Das Ausströmen von Lava dauert normalerweise einige Tage bis Monate, kann allerdings auch bis zu Dekaden andauern.

Lavaströme haben Oberflächentemperaturen von 500 bis über 1000 °C. Es gibt mehrere Faktoren, die ihr Fließverhalten beeinflussen: Die Rate, in der die Lava aus der Erde ausströmt, die Morphologie der Umgebung sowie die physikalischen Parameter der Lava selbst. Je weniger viskos die Lava ist, desto weiter und schneller kann sie fließen. Beim Abkühlen bilden sich unterschiedliche Oberflächenformen wodurch man Aa (blockartige) Lava und Pahoehoe (strickartige) Lava unterscheidet.

Lavaströme bergen oft nur eine Gefahr für Mensch, Infrastruktur und Ökosystem in der unmittelbaren Umgebung. Meist fließen sie so langsam, dass man vor ihnen weglaufen kann. Allerdings können sie alles in der Umgebung vernichten, und Waldbrände auslösen. In Einzelfällen ist es dem Katastrophenschutz gelungen, die Lavaströme durch Dämme vor Siedlungen oder einzelnen Häusern umzuleiten. Wenn ein Lavastrom in einen Fluss oder See fließt kann er auch Überflutungen auslösen.

Pyroklastika entstehen, wenn aufsteigendes Magma bei einem explosiven Vulkanausbruch in der Phase des Austretens fragmentiert wird. In einer gasreichen Schmelze platzen die Blasen, und es bilden sich hochporöse Gesteinsfragmente wie Schlacke, Bims und Asche. Mit Geschwindigkeiten von 400 bis über 1000 km/h wird das Gestein zusammen mit den Vulkangasen in die Atmosphäre geschleudert. Es formt sich eine Eruptionssäule, die bis zu 40 km hoch werden kann. In der Atmosphäre breitet sich die sogenannte Tephra in einer Eruptionswolke aus. Tephra wird nach ihrer Korngröße klassifiziert: Asche ist kleiner als 2 mm, Lapilli zwischen 2 und 64 mm. Blöcke und Bomben sind größer als 64 mm und unterscheiden sich in ihrer Form: Ist das Material während des Auswurfs noch sehr heiß, verformt es sich während der Flugphase zu gerundeten, spindelförmigen Bomben. Sind die großen Pyroklasten nicht gerundet, nennt man sie Blöcke.

Werden die pyroklastischen Partikel nicht mehr in der Eruptionswolke gehalten, kommt es zu einem sogeannten Tephrafall. Hierbei fallen Blöcke und Bomben in unmittelbarer Nähe des Schlotes bis hin zu wenigen Kilometern Entfernung herunter. Lapilli kann bis zu mehrere zehner Kilometer weit transportiert werden und Asche bis hin zu hunderten von Kilometern. Solche pyroklastischen Fallablagerungen können metermächtige Schichten bilden, die hunderte Quadratkilometer Fläche bedecken. Dünnere, einige Zentimeter dicke Aschelagen können sich sogar bis über tausende Quadratkilometer ausbreiten.

Tephrafall birgt verschiedene Risiken für Menschen, Infrastruktur und Natur. Dazu zählt zum Beispiel die Verschmutzung von Nahrungsmitteln und Wasser sowie die Einsturzgefahr von Dächern, besonders wenn die Asche nass wird. Auch eingeschränkte Sicht für Fahrzeug- und Flugzeugführer, Ausfälle der Turbinen oder Beeinträchtigung des Funkverkehrs sowie Strom- und Telefonleitungen oder gesundheitliche Folgen wie Atembeschwerden und die Gefahr von Atemwegserkrankungen können durch Tephrafall verursacht werden.

Wenn durch nachlassenden Materialnachschub die Eruptionssäule zusammenbricht, kommt es zur Bildung von sogeannten Pyroklastischen Strömen. Dies sind Wolken aus heißen vulkanischen Gasen und mitgerissenen Partikeln wie Bims, Asche, Blöcke und heißer Lava. Sie suchen sich hauptsächlich ihren Weg durch Täler und Senken. Sie können bei ausreichender Energie aber auch Bergrücken überwinden. Bei Temperaturen von bis zu 800 °C erreichen sie Geschwindigkeiten von bis zu 300 km/h. Wenn sie zum Erliegen kommen, ensteht Ignimbrit (vulkanisches Gestein).

Im Zuge einer starken Explosion durch Magma-Wasserkontakt am Gipfel formen sich sogeannte Surges. Dabei handelt es sich um vermehrt aus Gasen bestehenden pyroklastische Dichteströme, die sich sehr schnell bewegen. Surges fließen turbulent. Ihre Fortbewegungskraft ist stärker als die Anziehungskraft der Erde. Sie sind in der Lage, große Hindernisse zu überwinden, fließen manchmal bergauf und können sogar Bergrücken überwinden. Sie gehören zu den zerstörerischsten vulkanischen Phänomenen überhaupt. Ein Surge hat zum Beispiel beim Ausbruch des Mount St. Helens im Jahr 1980 zum Umstürzen der Bäume am Hang geführt.

Vulkanische Gase und saurer Niederschlag entstehen durch viele Eruptionstypen. Kohlendioxid (CO2), Wasserstoff, Sulfide und Chloride werden mit den Eruptionswolken, aber auch bei langsamer Entgasung, in die Atmosphäre gebracht. Schwefeldioxid, Wasser und Asche bildet Aerosole, die für den Menschen gesundheitsschädlich sind. Gefahren birgt auch ein oft unmerkbares stilles Ausströmen von Gasen in Vulkanregionen. In Vulkanseen können sich in bestimmten Wasserschichten gelöste Gase wie Methan oder Kohlendioxid befinden, die bei plötzlichen Bewegungen der Wasserschichten an die Oberfläche gelangen können. Dieses Phänomen führte 1986 zu einer Tragödie am Nyos-See in Kamerun, bei dem eine Kohlendioxidwolke 1.700 Menschen in den umliegenden Tälern tötete. Ganze Dörfer wurden komplett ausgelöscht.