simulierte Temperaturverteilung in einer Eruptionsäule mit Aschenstrom

PD Dr. Ulrich Knittel:
Vulkanismus

Lektion 2:
Vulkanische Eruptionen
2B: Entgasung


zurück zum Anfang von Lektion 1
zurück zum Anfang von Lektion 2
zurück zur Startseite

Entgasung von Magma: Der bestimmende Faktor von Vulkanausbrüchen

Silikatische Schmelze (Magma) ist in der Lage, bestimmte Mengen an Volatilien (vor allem Wasser, Kohlendioxid) zu lösen. Die Löslichkeit der Gase steigt mit dem Druck, d.h. durch die Druckentlastung des Magmas beim Aufstieg kommt es schließlich zur Übersättigung und damit zur Bildung von Blasen.

Durch die Bildung von Blasen wird die Dichte des Magmas (Schmelze + Blasen) schnell reduziert, wodurch der Aufstieg beschleunigt wird. Die Gasblasen steigen in der Regel schneller auf als die Schmelze und wachsen durch zwei Mechanismen:

  • durch den Aufstieg gelangen sie in Regionen mit geringerem Außendruck und können sich daher ausdehnen, ohne daß die Gasmenge zunimmt,
  • die aufsteigende Schmelze kann durch die weitere Druckentlastung immer weniger Gas gelöst enthalten und gibt zusätzlich Gas vorzugsweise an die bereits vorhandenen Blasen ab.

Füllen Sie ein Glas mit Bier (oder auch Sekt) und beobachten Sie wie die Gasbläschen beim Aufstieg wachsen; danach dürfen Sie das Experiment trinken!.

In dem Magma kann nun Folgendes passieren:
  • Das Magma dringt in eine Magmenkammer ein und bleibt dort "gefangen", bis der Gasdruck oder der Auftrieb des Magmas gewaltsam einen Weg an die Erdoberfläche schaffen. Es kommt zu einer plinianischen Eruption: wenn durch den Beginn der Eruption der Druck in der Magmenkammer sinkt, wird schlagartig weiteres Gas freigesetzt, welches sich wiederum explosionsartig ausdehnt und das Magma an die Erdoberfläche treibt. Die Entwicklung einer plinianischen Eruption wird auch durch hohe Viskosität des Magmas begünstigt, die ein rasches Entweichen der Gasblasen verhindert.
  • Die Gasblasen können sich relativ frei in dem Magma bewegen und steigen viel schneller auf als dieses. Entlang von Spalten eilen die Gase der Schmelze voraus, oder sie "verlassen" das Magma durch eine freie Oberfläche. Das Magma ist dann schon stark entgast, wenn es die Erdoberfläche erreicht, und wird relativ friedlich eruptiert: Es kommt zu einer hawaiianichen Eruption. Voraussetzung für solche eine prä-eruptive Entgasung ist einmal eine geringe Viskosität des Magmas und zweitens ein offener Förderweg.

Die Viskosität des Magmas ist jedoch nicht nur für das Entgasungsverhalten von Bedeutung, vielmehr hängt von ihr die Beweglichkeit von Magmen entscheidend ab. Sie wird in Abschnitt 2C besprochen.

Löslichkeit von Gasen in Schmelzen

Löslichkeit von Wasser und Kohlendioxid in basaltischen und rhyolitischen Schmelzen: Die Löslichkeit der Gase sinkt mit fallendem Druck recht dramatisch! In einem aufsteigendem basaltischen Magma mit 2 % H2O (schwarzer Pfeil) werden sich bei einem Druck von ca. 1.5 kbar (ca 5 km Tiefe) Gasblasen bilden.

Wachstum von Gasblasen

Faktoren, die das Wachstum von Gasblasen bestimmen.