Vulkan

Nicht zu verwechseln mit Schlammvulkan .

Der rauchende Krater Bromo (Mittelgrund) und der ausbrechende Semeru ( Mittelgrund ) in Java , Indonesien , Juli 2004.

Der Vulkan Sarytchev auf der Insel Matoua brach am 12. Juni 2009 aus.

Ein Vulkan ist eine geologische Struktur , die aus dem Aufstieg eines Magmas und dann aus der Eruption von Materialien (Gas und Lava ) resultiert, die aus diesem Magma auf der Oberfläche der Erdkruste oder eines anderen Sterns resultieren . Es kann aus der Luft oder unter Wasser sein .

Die Smithsonian Institution listet 1.432 aktive Vulkane auf der Welt auf ^{[ 1 ]} , von denen etwa sechzig jedes Jahr ausbrechen ^{[ 2 ]} . Dies berücksichtigt jedoch nicht die meisten Unterwasservulkane, die der Beobachtung nicht zugänglich sind und zahlreicher sind. Auch anderswo im Sonnensystem wurden große Zahlen nachgewiesen .

Zwischen 500 und 600 Millionen Menschen leben von einem Ausbruch bedroht. Etwa zehn Prozent der Menschen sind von vulkanischer Aktivität bedroht ^{[ 3 ]} . Um diesem natürlichen Risiko vorzubeugen , ist es notwendig, die Entstehung von Vulkanen und den Mechanismus von Eruptionen zu verstehen . Dies ist das Thema der Vulkanologie . Wir können Vulkanologie sagen .

Das Magma stammt aus dem teilweisen Schmelzen des Erdmantels und ausnahmsweise aus der Erdkruste . Die Eruption kann sich mehr oder weniger kombiniert durch Lavaemissionen , Gasdämpfe oder Explosionen , Tephra -Projektionen , hydromagmatische Phänomene usw. manifestieren. Erkaltete Lava und Tephra-Fallout bilden eruptive Gesteine, die sich anhäufen und Tausende von Metern dick werden können, um Berge oder Inseln zu bilden . Je nach Art der Materialien, der Art des Ausbruchs, der Häufigkeit des Ausbruchs und der Gebirgsbildung, Vulkane nehmen eine Vielzahl von Formen an, die typischste ist die eines kegelförmigen Berges, der von einem Krater oder einer Caldera gekrönt wird . Die Definition dessen, was ein Vulkan ist, hat sich in den letzten Jahrhunderten entwickelt, abhängig von dem Wissen, das Geologen darüber hatten, und der Darstellung, die sie davon geben konnten ^{[ 4 ]} .

Vulkane sind oft komplexe Bauwerke, die durch eine Reihe von Eruptionen entstanden sind und im gleichen Zeitraum teilweise durch Explosions-, Erosions- oder Einsturzphänomene zerstört wurden. Es ist daher üblich, verschiedene überlagerte oder verschachtelte Strukturen zu beobachten.

Während der Geschichte eines Vulkans können die Arten von Eruptionen zwischen zwei gegensätzlichen Arten variieren:

• effusive Eruptionen mit flüssigen Lavaströmen , die im Allgemeinen am wenigsten gefährlich sind;
• explosive Eruptionen , tödlicher.

Wissenschaftliche Datenbanken klassifizieren Vulkane meistens nach ihrer Morphologie und/oder Struktur. Die Klassifizierung nach Art der Eruption bleibt schwierig, auch wenn sie bei einigen französischen Autoren vorkommen kann.

Etymologie

Das männliche Substantiv „  Vulkan  “ ist eine Entlehnung aus dem spanischen volcán , einem männlichen Substantiv mit gleicher Bedeutung ^{[ 5 ]} , das über das arabische burkān vom lateinischen Vulcanus , Name des römischen Feuergottes Vulcanus , und Vulcano stammt , eine der Äolischen Inseln , einem vulkanischen Archipel vor Sizilien ^{[ 6 ]} .

Merkmale

Strukturen und Landschaftsformen

Strukturdiagramm eines typischen Vulkans.

Ein Vulkan besteht aus verschiedenen Strukturen, die im Allgemeinen in jedem von ihnen zu finden sind:

• eine Magmakammer, die von Magma aus dem Mantel gespeist wird und die Rolle eines Reservoirs und Ortes der Differenzierung des Magmas spielt. Wenn er sich nach einem Ausbruch entleert , kann der Vulkan zusammenbrechen und eine Caldera entstehen lassen . Die magmatischen Kammern liegen zwischen zehn und fünfzig Kilometer tief in der Lithosphäre ^{[ 7 ] [unzureichende Quelle]}  ;
• ein vulkanischer Schornstein , der der bevorzugte Durchgangspunkt für Magma von der Magmakammer zur Oberfläche ist;
• ein Gipfelkrater oder eine Caldera, wo der vulkanische Schornstein auftaucht;
• ein oder mehrere sekundäre Vulkanschlote, die von der Magmakammer oder dem Hauptvulkanschlot ausgehen und im Allgemeinen an den Seiten des Vulkans entstehen, manchmal an seiner Basis; sie können kleine sekundäre Zapfen hervorrufen;
• seitliche Risse, die Längsbrüche in der Seite des Vulkans sind , die durch seine Schwellung oder Deflation verursacht werden ^{[Ref. erforderlich]}  ; Sie können die Emission von Lava in Form einer Spalteneruption ermöglichen.

Materialien ausgegeben

Alle aktiven Vulkane geben Gase ab, aber nicht immer feste Stoffe (Lava, Tephra). Dies ist der Fall bei Dallol , das nur heiße Gase freisetzt.

Vulkanische Gase

Fumarolen , deren Wolke das Vorhandensein von Wasser und die Kristalle das Vorhandensein von Schwefel in den vulkanischen Gasen verraten .

Vulkanische Gase bestehen hauptsächlich aus ^{[ 8 ]}  :

• Wasserdampfgehalt von 50 bis 90 %;
• Kohlendioxid mit einem Gehalt von 5 bis 25 %;
• Schwefeldioxid mit einem Gehalt von 3 bis 25 %.

Dann kommen andere flüchtige Elemente wie Kohlenmonoxid , Chlorwasserstoff , Diwasserstoff , Schwefelwasserstoff usw. Die Entgasung von Magma in der Tiefe kann an der Oberfläche in Anwesenheit von Fumarolen resultieren, um die sich Kristalle , meistens Schwefel , bilden können.

Diese Emissionen stammen von einem Magma , das diese gelösten Gase enthält. Die unter der Erdoberfläche fortschreitende Entgasung von Magmen ist ein bestimmendes Phänomen bei der Auslösung einer Eruption und beim eruptiven Typus. Die Entgasung bewirkt, dass das Magma entlang des Vulkanschlots aufsteigt, was in Gegenwart eines zähflüssigen Magmas den explosiven und heftigen Charakter eines Ausbruchs verleihen kann.

Tephra und Lava

Lava ʻaʻā emittiert vom Kīlauea auf Hawaii in den Vereinigten Staaten .

Je nachdem, ob das Magma aus dem Schmelzen des Mantels oder einem Teil der Lithosphäre stammt , hat es weder die gleiche mineralische Zusammensetzung, noch den gleichen Wasser- oder Vulkangasgehalt , noch die gleiche Temperatur. Darüber hinaus wird es abhängig von der Art des Geländes, das es durchquert, um an die Oberfläche zu steigen, und der Dauer seines Aufenthalts in der Magmakammer entweder Mineralien, Wasser und / oder Gas laden oder entladen und sich mehr oder weniger abkühlen. Aus all diesen Gründen sind Tephra und Lava nie genau gleich von einem Vulkan zum anderen oder sogar manchmal von einem Ausbruch .zu einem anderen auf demselben Vulkan, noch während eines Ausbruchs, bei dem normalerweise zuerst die am stärksten umgewandelte und daher leichteste Lava ausgestoßen wird.

Von Vulkanen emittierte Materialien sind normalerweise Gesteine , die aus Mikrolithen bestehen, die in vulkanisches Glas eingebettet sind . In Basalt sind die am häufigsten vorkommenden Mineralien Kieselerde , Pyroxene und Feldspäte , während Andesit reicher an Kieselerde und Feldspäten ist. Auch die Struktur des Gesteins variiert: Sind die Kristalle bei den Basalten häufig klein und wenige, sind sie bei den Andesiten dagegen meist größer und zahlreicher, ein Zeichen dafür, dass das Magma länger in der Magmakammer verblieben ist ^{[ 9 ]}. 95 % der von Vulkanen ausgestoßenen Materialien sind Basalte oder Andesite.

Das bekannteste Material, das von Vulkanen ausgestoßen wird, ist Lava in Form von Strömen . Vom basaltischen Typ , der aus dem Schmelzen des Mantels stammt, im Falle eines Vulkanismus von Hot Spots , Graten oder Rissen ^{[ 10 ]} oder aus Andesit , der aus dem Schmelzen der Lithosphäre im Falle eines Subduktionsvulkanismus ^{[ 11 ]} stammt, seltener karbonatisch Typ ^{[ 12 ]}, sie werden von flüssiger Lava gebildet, die entlang der Flanken des Vulkans fließt. Die Temperatur der Lava liegt zwischen 700 und 1.200  °C ^{[ 13 ]} und die Ströme können Dutzende Kilometer lang sein, eine Geschwindigkeit von fünfzig Kilometern pro Stunde erreichen und durch Lavatunnel fortschreiten . Sie können ein glattes und satiniertes  Aussehen haben, das dann „Pāhoehoe- Lava “  oder „geschnürte Lava“ genannt wird, oder ein raues und scharfes Aussehen, das dann „  ʻaʻā-Lava  “ genannt wird. Die teilweise mehrere Meter dicken Lavaströme können Jahrzehnte brauchen, um vollständig abzukühlen ^{[ 14 ]}. In einigen Ausnahmefällen kann geschmolzene Lava den Hauptkrater oder einen Nebenkrater füllen und einen Lavasee bilden . Das Überleben von Lavaseen resultiert aus einem Gleichgewicht zwischen Lavazufuhr aus der Magmakammer und Überlauf außerhalb des Kraters, verbunden mit permanenter Vermischung durch vulkanische Gasaufstiege, um das Aushärten der Lava zu begrenzen. Diese Lavaseen entstehen nur während hawaiianischer Eruptionen , wobei die hohe Fließfähigkeit der Lava die Bildung und Aufrechterhaltung dieser Phänomene ermöglicht. Kīlauea auf Hawaii und Piton de la Fournaise auf Réunionsind zwei Vulkane, die bei einigen ihrer Eruptionen Lavaseen haben. Erta Ale in Äthiopien und der Mount Erebus in der Antarktis gehören zu den einzigen Vulkanen der Welt, die einen nahezu permanenten Lavasee haben. Bei bestimmten Eruptionen des Erta Ale entleert sich sein Lavasee oder im Gegenteil, sein Pegel steigt, bis er überläuft und Lavaströme an den Hängen des Vulkans bildet ^{[ 15 ]} .

Vulkanbombe auf einem Bett aus Tephra ( Asche und Schlacke ) an den Hängen von Capelinhos auf den Azoren , Portugal

Meistens bestehen vulkanische Materialien aus Tephras  ; dies sind Vulkanasche , Lapilli , Schlacken , Bimssteine , Vulkanbomben , Felsbrocken oder Basalte, Obsidiane usw. Dabei handelt es sich um Magma und Gesteinsbrocken, die aus dem Vulkan gerissen werden, pulverisiert und manchmal bis zu zehn Kilometer in die Atmosphäre geschleudert werden . Die kleinste ist die Asche, die manchmal um die Erde geht, getragen von den vorherrschenden Winden. Vulkanische Bomben, AuswurfDie größeren können die Größe eines Hauses haben und fallen im Allgemeinen in die Nähe des Vulkans. Wenn vulkanische Bomben ausgestoßen werden, während sie noch geschmolzen sind, können sie auf ihrem Weg durch die Atmosphäre eine Spindelform annehmen, Kuhdung beim Aufprall auf den Boden oder Brotkruste in Gegenwart von Wasser ^{[ 16 ]} . Die Lapilli, die aussehen wie kleine Kieselsteine, können sich in dicken Schichten ansammeln und so Puzzolane bilden . Bimssteine, echte Schaumlava, sind so leicht und enthalten so viel Luft, dass sie auf dem Wasser schwimmen können. Wenn schließlich feine Lavatropfen ausgestoßen und von den Winden getragen werden, können sie es  ".

Herkunft der emittierten Materialien

Die emittierten Materialien stammen aus einem Magma. Magma ist geschmolzenes Gestein, das sich im Untergrund befindet und gelöste Gase enthält, die beim Fortschreiten der Flüssigkeit und aufgrund des daraus resultierenden Druckabfalls freigesetzt werden. Wenn das Magma an die Oberfläche kommt und seine Gase verliert, wird es Lava genannt.

Magma hat eine flüssige bis zähflüssige Konsistenz . Es entstand durch teilweises Schmelzen des Mantels oder seltener der Kruste . Der Ursprung kann sein:

• eine Dekompression wie in einem Rücken
• ein Zufluss von Wasser wie in einer Subduktionszone .
• eine Temperaturerhöhung bei einer Gesteinsverschüttung durch tektonische Bewegungen.

Typischerweise steigt dieses Magma aufgrund seiner geringeren Dichte an die Oberfläche und speichert sich in der Lithosphäre , wo es eine Magmakammer bildet . In dieser Kammer kann es einer vollständigen oder teilweisen Kristallisation und/oder Entgasung unterzogen werden, wodurch es beginnt, sich in Lava umzuwandeln . Wenn der Druck und die Kohäsion des Landes, das es bedeckt, nicht mehr ausreichen, um es einzudämmen, steigt es entlang eines vulkanischen Schornsteins (wo der Druckabfall aufgrund des Anstiegs eine Entgasung bewirkt, die die Dichte der resultierenden Emulsion weiter verringert) auf, um als emittiert zu werden Lava , also ganz oder teilweise entgast ^{[ 17 ]} .

Das Vorhandensein von Wasser im Magma verändert die vulkanische Dynamik und die rheologischen Eigenschaften des Magmas erheblich, sogar vollständig. Insbesondere senkt es die Mischungsschwelle zwischen wassergesättigten Magmen um fast 200  °C und seine Auflösung (Blasenbildung beim Aufsteigen zur Oberfläche) führt zu einer deutlichen Reduzierung der Viskositäten. Terrestrische Magmen können bis zu 10 % ihres Gewichts an Wasser enthalten (hauptsächlich in Form ihrer Mineralien in überkritischer Hydroxylform , vom Amphibol -Typ ), und so viel gibt es, Modellen zufolge, das Äquivalent von einem bis sieben terrestrischen Ozeanen im Mantel so dass Vulkanologen immer mehr davon sprechenHydrovulkanismus und Hydrovulkanologie ^{[ 18 ]} .

Klassifikationen von Vulkanen

Es gibt mehrere Möglichkeiten, Vulkane zu klassifizieren, aber ihre Vielfalt ist so groß, dass es immer Ausnahmen oder Vermittler zwischen mehreren Kategorien gibt ^{[ 19 ]} . Die gebräuchlichsten Klassifikationen unterscheiden Vulkantypen nach Morphologie ^{[ 20 ]} , Struktur ^{[ 8 ]} und manchmal der Art des Ausbruchs  :

Nach Morphologie und Struktur

• Schildvulkan, wenn sein Durchmesser viel größer ist als seine Höhe aufgrund der Fließfähigkeit der Lava, die kilometerweit wandern kann, bevor sie anhält; Mauna Kea , Erta Ale oder Piton de la Fournaise sind Beispiele ^{[ 21 ]}  ;
• Stratovulkan , wenn sein Durchmesser aufgrund der größeren Viskosität der Lava im Verhältnis zu seiner Höhe ausgeglichener ist; das sind Vulkane mit explosiven Eruptionen wie Vesuv , Mount Fuji , Merapi oder Mount Saint Helens ^{[ 22 ]}  ;
• zerklüfteter Vulkan , der durch eine lineare Öffnung in der Erd- oder Ozeankruste gebildet wird, durch die flüssige Lava entweicht; die Vulkane der Kämme erscheinen in Form von Rissen wie der Lakagígar oder der Krafla ^{[ 23 ]}  ;
• vulkanische Kuppel ( Puy de Dôme ) ^{[ 8 ]} , große vulkanische Kuppel, die durch die Ansammlung und Abkühlung von zähflüssiger Lava gebildet wurde;
• Caldera ^{[ 20 ]} , riesige Senke aufgrund des Einsturzes von Gestein über einer Magmakammer: Phlegräische Felder , Santorini ^{[ 8 ]} , Yellowstone-Caldera  ;
• Schlackenkegel ^{[ 24 ]} , Ansammlung von Auswurfmaterial um einen Krater: Puy de Pariou  ;
• Explosionskrater, Depression aufgrund einer oder mehrerer Explosionen. Es gibt keinen Kegel: Dallol ^{[ 25 ]} . Wenn die Senke von einem See ausgefüllt wird, spricht man von einem Maar  : Gour de Tazenat .

Wie bei jeder Klassifizierung von Naturphänomenen liegen viele Fälle zwischen den reinen Typen: Der Ätna ähnelt einem Schichtvulkan, der auf einem Schildvulkan ruht, Hekla ist sowohl ein Schichtvulkan als auch ein Spaltvulkan. In Volcanoes of the World führen Tom Simkin und Lee Siebert 26 morphologische Typen auf ^{[ 19 ]} .

Wenn wir größere Gebiete betrachten, die oft mehrere Vulkane umfassen, können wir unterscheiden:

• rhyolithische Caldera - Komplexe , wie die Yellowstone-Caldera , die kein vulkanisches Gebäude haben;
• monogene Vulkanfelder , die mehrere Gebäude wie Schlackenkegel darstellen, die alle gleichzeitig gebaut wurden;
• die Fallen , große Plateaus, die durch die Ansammlung von Lava auf einer sehr großen Oberfläche entstanden sind;
• Mittelozeanische Rücken .

Je nach Art der Eruption

Diese vereinfachende Klassifikation, die in der wissenschaftlichen Literatur fehlt, wird insbesondere in der Popularisierung, in den Mainstream-Medien und für einen ersten schulpädagogischen Ansatz verwendet. Laut der University of Oregon wären mindestens sechs Kategorien erforderlich, um mehr als 90 % der Vulkane zu erfassen ^{[ 26 ]} . Bei dieser Art der Klassifizierung wird im Allgemeinen die jüngste oder häufigste Eruptionsart für einen Vulkan gewählt, wobei die lange und komplexe Eruptionsgeschichte des Vulkans außer Acht gelassen wird.

Diese Art der Klassifikation, die weithin umstritten ist ^{[ 27 ] , [ 28 ] , [ 29 ]} , teilt Vulkane am häufigsten in zwei Kategorien ein:

• effusive Vulkane oder „  rote Vulkane  “ mit relativ ruhigen Eruptionen, die flüssige Lava in Form von Lavaströmen ausstoßen . Dies sind die „  Hot Spot  “-Vulkane und die „  Akkretions  “-Vulkane, die hauptsächlich durch die submarinen Vulkane der ozeanischen Rücken repräsentiert werden . Schildvulkane fallen in diese Kategorie;
• explosive Vulkane oder "  graue Vulkane  " mit explosiven Eruptionen, die breiige Lava und Asche in Form von feurigen Wolken oder pyroklastischen Strömen und Vulkanschwaden ausstoßen. Sie werden in erster Linie mit dem Phänomen der Subduktion in Verbindung gebracht, wie die Vulkane des Pazifischen Feuerrings . Schichtvulkane werden stark vereinfachend in diese Kategorie eingeordnet.

Häufigkeit von Eruptionen

Die „Geburt“ eines Vulkans entspricht seinem ersten Vulkanausbruch , der ihn aus der Lithosphäre herausholt . Die Geburt eines neuen Vulkans ist ein Phänomen, das mehrmals im Jahrhundert auftritt. Es konnte 1943 beim Paricutín beobachtet werden  : Ein Bruch, der vulkanische Gase und Lava in einem Feld entweichen ließ, ließ in neun Monaten einen 460 Meter hohen Vulkan entstehen. 1963 entstand südlich von Island der unterseeische Vulkan Surtsey , der eine neue Insel und einen neuen Landvulkan bildete .

Unter Vulkanologen gibt es keinen Konsens über die Definition von vulkanischer Aktivität ^{[ 30 ]} .

Ein Vulkan gilt als erloschen, wenn er das letzte Mal vor mehr als 10.000 Jahren ausgebrochen ist, als ruhend, wenn er zum letzten Mal vor 10.000 bis einigen hundert Jahren ausgebrochen ist, und als aktiv , wenn sein letzter Ausbruch höchstens einige Jahrzehnte zurückliegt ^{[ 31 ]} .

Im Allgemeinen erleben Vulkane während ihres Lebens mehrere Eruptionen. Ihre Häufigkeit ist je nach Vulkan sehr unterschiedlich: Manche erleben nur einen Ausbruch in mehreren hunderttausend Jahren, wie der Supervulkan Yellowstone , während andere permanent ausbrechen, wie Stromboli in Italien oder Merapi in Indonesien .

Manchmal brechen Vulkane nur einmal aus. Wir sprechen dann von monogenen Vulkanen . Die meisten Vulkane der Chaîne des Puys im Massif Central sind von diesem Typ und haben sich zwischen 11500 v. Chr. gebildet. n . Chr. und 5000 v. AD während einer einzelnen Eruption für jedes Vulkangebäude.

Die Häufigkeit von Eruptionen ermöglicht eine Einschätzung der Gefährdung , dh der Wahrscheinlichkeit, dass ein Gebiet eine der Erscheinungsformen einer Eruption erfährt . Diese Gefahr , kombiniert mit der Art des Vulkanereignisses und dem Vorhandensein von Populationen und ihrer Anfälligkeit , ermöglicht es, das Vulkanrisiko abzuschätzen .

Ursprung des Vulkanismus

Globale Verteilung des Vulkanismus entsprechend den tektonischen Plattengrenzen

Nach dem Modell der Plattentektonik ist der Vulkanismus eng mit den Bewegungen der tektonischen Platten verbunden . Tatsächlich sind im Allgemeinen an der Grenze zwischen zwei Platten die Bedingungen für die Bildung von Vulkanen erfüllt.

Divergenz-Vulkanismus

Allgemeines Schema der verschiedenen Arten von Vulkanismus, die mit den Bewegungen der tektonischen Platten verbunden sind .

Im Gratspalt verdünnt das Auseinanderspreizen zweier tektonischer Platten die Lithosphäre , wodurch Mantelgesteine ​​aufsteigen . Diese, mit rund 1.200  °C bereits sehr heiß , beginnen durch Dekompression teilweise zu schmelzen . Dadurch entsteht Magma , das durch normale Verwerfungen sickert . Zwischen den beiden Rändern des Risses bilden sich durch Lavaausstoß Spuren vulkanischer Aktivität wie Kissenlava oder „Kissenlava“.Flüssigkeit in kaltem Wasser. Diese vulkanischen Gesteine ​​bilden somit einen Teil der ozeanischen Kruste .

In Kontinentalbrüchen findet der gleiche Prozess statt, außer dass die Lava nicht unter Wasser fließt und keine Kissenlava bildet. Dies ist beim Vulkanismus in der Afar-Depression der Fall .

Subduktionsvulkanismus

Diagramm des Vulkanismus auf der Ebene einer Ozean-Kontinent-Konvergenz.

Diagramm des Vulkanismus auf der Ebene einer Ozean-Ozean-Konvergenz.

Wenn sich zwei tektonische Platten überlappen, taucht die ozeanische Lithosphäre , die unter die andere ozeanische oder kontinentale Lithosphäre gleitet, in den Mantel ein und erfährt mineralogische Umwandlungen. Das in der sinkenden Lithosphäre enthaltene Wasser entweicht dann aus ihr und hydratisiert den Mantel, wodurch er teilweise schmilzt , indem sein Schmelzpunkt gesenkt wird . Dieses Magma steigt auf und durchquert die überlappende Lithosphäre, wodurch Vulkane entstehen. Wenn die vorherrschende Lithosphäre ozeanisch ist, bildet sich ein Inselvulkanbogen , wobei Vulkane zu Inseln führen. Dies ist der Fall bei den Aleuten , Japan oder den Westindischen Inseln. Wenn die vorherrschende Lithosphäre kontinental ist, befinden sich die Vulkane auf dem Kontinent, normalerweise in einer Kordillere . Dies ist der Fall bei den Vulkanen der Anden oder der Kaskadenkette . Diese Vulkane sind im Allgemeinen graue, explosive und gefährliche Vulkane. Dies liegt an ihrer viskosen Lava, weil sie reich an Kieselsäure ist, die Schwierigkeiten beim Fließen hat; außerdem sind die aufsteigenden Magmen reich an gelösten Gasen (Wasser und Kohlendioxid), deren plötzliche Freisetzung feurige Wolken bilden kann . Der größte  Teil des „ Pazifischen Feuerrings  “ besteht aus dieser Art von Vulkanen.

Intraplatten- und Hotspot-Vulkanismus

Manchmal entstehen Vulkane weit entfernt von der Grenze der lithosphärischen Platte (es könnte mehr als 100.000 Unterwasserberge geben, die höher als 1.000 Meter sind ^{[ 32 ]} ). Sie werden allgemein als Hotspot- Vulkane interpretiert . Hotspots sind Magmaschwaden , die tief aus dem Mantel kommenund Durchbohren der lithosphärischen Platten. Die Hotspots werden fixiert, während sich die lithosphärische Platte auf dem Mantel bewegt, Vulkane werden nacheinander erzeugt und dann ausgerichtet, wobei der jüngste der aktivste ist, weil er sich direkt über dem Hotspot befindet. Wenn der Hotspot unter einem Ozean auftaucht, entsteht eine Reihe von aneinandergereihten Inseln, wie es beim hawaiianischen Archipel oder den Maskarenen der Fall ist . Wenn der Hot Spot unter einem Kontinent auftaucht, wird er eine Reihe von ausgerichteten Vulkanen entstehen lassen. Dies ist der Fall beim Berg Kamerun und seinen Nachbarn. Im Ausnahmefall kommt es vor, dass ein Hotspot unter einer Grenze der Lithosphärenplatte entsteht. Im Fall von Island die Auswirkung vonverbindet sich mit dem des mittelatlantischen Rückens und lässt so einen riesigen Lavahaufen entstehen, der die Entstehung des Rückens ermöglicht. Die Azoren oder Galápagos sind weitere Beispiele für Hotspots, die unterhalb einer lithosphärischen Plattengrenze entstehen, in diesem Fall Rücken ^{[ 33 ]} .

Viele Vulkane innerhalb der Platten treten jedoch nicht auf Ausrichtungen auf, um tiefe und dauerhafte Hotspots zu identifizieren ^{[ 34 ]} .

Klassischer Verlauf einer Eruption

Ein Vulkanausbruch tritt auf, wenn die Magmakammer unter dem Vulkan durch die Ankunft von Magma aus dem Mantel unter Druck gesetzt wird . Je nach Magmafüllung kann es dann mehr oder weniger der enthaltenen vulkanischen Gase ausstoßen . Die Druckbeaufschlagung wird von einem Anschwellen des Vulkans und sehr oberflächlichen Erdbeben unter dem Vulkan begleitet, Anzeichen dafür, dass sich die Magmakammer verformt. Das Magma steigt im Allgemeinen durch den Hauptkamin auf und wird gleichzeitig entgast, was ein Zittern verursacht, also eine konstante und sehr leichte Vibration des Bodens. Dies ist auf kleine Erdbeben zurückzuführen, deren Brennpunkte entlang des Schornsteins konzentriert sind.

Wenn die Lava ins Freie gelangt, fließt sie je nach Art des Magmas an den Flanken des Vulkans hinab oder sammelt sich am Austrittsort und bildet einen Lavapfropfen, der bei seiner Explosion feurige Wolken und/oder Vulkanfahnen entstehen lassen kann . Abhängig von der Stärke des Ausbruchs, der Morphologie des Landes, der Nähe zum Meer  usw. andere Phänomene können den Ausbruch begleiten: schwere Erdbeben , Erdrutsche , Tsunamis usw. 

Das mögliche Vorhandensein von Wasser in fester Form wie eine Eiskappe , ein Gletscher , Schnee oder eine Flüssigkeit wie ein Kratersee , ein Grundwasserspiegel , ein Fluss , ein Meer oder ein Ozean führt zum Kontakt mit magmatischen Materialien wie Magma, Lava oder Tephras, um sie zum Explodieren zu bringen oder ihre Sprengkraft zu erhöhen. Durch die Fragmentierung von Materialien und die plötzliche Volumenzunahme durch Umwandlung in Dampf wirkt Wasser als Multiplikator der Explosionskraft eines Vulkanausbruchs, der dann als phreatisch oder phreato-magmatisch bezeichnet wird.. Das Schmelzen von Eis oder Schnee durch die Hitze des Magmas kann auch Lahare verursachen, wenn das Wasser Tephras ^{[ 35 ]} oder Jökulhlaups mitreißt, wie es 1996 bei Grímsvötn der Fall war .

Die Eruption endet, wenn keine Lava mehr ausgestoßen wird. Die Lavaströme werden nicht mehr gespeist, kommen zum Stillstand und beginnen abzukühlen, und die in der Atmosphäre abgekühlte Asche fällt zurück auf die Erdoberfläche. Aber die Veränderungen in der Beschaffenheit des Geländes durch die Bedeckung des Bodens mit Lava und Tephra , die manchmal mehrere zehn Meter dick sind, können zerstörerische und tödliche Phänomene hervorrufen. So zerstört die Asche, die auf die Ernte fällt, diese und sterilisiert die Erde für einige Monate bis einige Jahre, ein Lavastrom, der ein Tal blockiert, kann einen See schaffen, der bewohnte oder kultivierte Gebiete ertrinken lässt,, etc.

Ein Vulkanausbruch kann wenige Stunden bis mehrere Jahre dauern und Magmamengen von mehreren hundert Kubikkilometern ausstoßen. Die durchschnittliche Dauer eines Ausbruchs beträgt anderthalb Monate, aber viele dauern nur einen Tag. Der absolute Rekord ist der von Stromboli , der praktisch seit etwa 2.400 Jahren ausbricht ^{[ 36 ]} .

Klassifizierung von Hautausschlägen

In den frühen Tagen der Vulkanologie führte die Beobachtung einiger Vulkane zur Erstellung von Kategorien, die auf dem Auftreten von Eruptionen und der Art der emittierten Lava basieren. Jeder Typ wird nach dem Referenzvulkan benannt. Der große Mangel dieser Klassifikation besteht darin, dass sie eher subjektiv ist und die Änderungen der Eruptionsart eines Vulkans schlecht berücksichtigt.

Der Begriff „  katastrophal  “ kann hinzugefügt werden, wenn die Kraft des Ausbruchs schwere Umwelt- und/oder menschliche Schäden verursacht, wie dies um 1600 v. Chr. Auf Santorini der Fall war. J.-C. , der zum Untergang der minoischen Zivilisation beigetragen hätte, der Vesuv im Jahr 79 , der Pompeji zerstörte , Krakatau im Jahr 1883 , der einen vierzig Meter hohen Tsunami erzeugte , der Mount Saint Helens im Jahr 1980 , der Hektar Wald zerstörte, usw.

Um einen Vergleich zwischen den verschiedenen Vulkanausbrüchen zu ermöglichen, wurde 1982 von zwei Vulkanologen der University of Hawaii der Volcanic Explosivity Index , auch VEI-Skala genannt, entwickelt ^{[ 37 ]} . Die Skala, offen und beginnend bei Null, wird gemäß dem Volumen der ausgestoßenen Materialien, der Höhe der Vulkanfahne und qualitativen Beobachtungen definiert ^{[ 38 ]} .

Es gibt zwei Haupttypen von Vulkanausbrüchen, abhängig von der Art des emittierten Magmas: effusiv in Verbindung mit „  roten Vulkanen  “ und explosiv in Verbindung mit „  grauen Vulkanen  “ ^{[ 39 ]} . Die überschwänglichen Eruptionen sind die hawaiianischen und strombolianischen Eruptionen, während die explosiven die vulkanischen , peleanischen und plinianischen sind . Diese Eruptionen können in Gegenwart von Wasser stattfinden und dann die Eigenschaften von phreatischen , phreato-magmatischen , surtseyischen und subglazialen Eruptionen annehmen., U-Boot und limnisch .

Vulkanische Geomorphologie

Hals bei Le Puy-en-Velay in Frankreich .

Neben dem Vulkan selbst sind verschiedene geologische Formationen direkt oder indirekt mit vulkanischer Aktivität verbunden.

Einige Landformen oder Landschaften sind das direkte Produkt von Eruptionen . Dies sind Vulkankegel, die in sich Berge oder Inseln bilden , Kuppeln und erstarrte Lavaströme , Lavatunnel , „  Kissenlavas  “ und die Guyots von Unterwasservulkanen , Fallen , die Plateaus bilden , Ansammlungen von Tephra in Tuffen , Kratern und Maaren , die durch Lavaausbrüche zurückgelassen wurden, etc.

Andere Landschaftsformen sind das Ergebnis von Erosion oder Evolution der Produkte von Eruptionen. Dies ist der Fall bei Deichen , Hälsen , Schwellen , intrusiven Felsen , Tafelbergen und Ebenen , die durch Erosion freigesetzt wurden , Calderas und Karen , die aus dem Einsturz eines Teils des Vulkans resultieren , Kraterseen oder stromaufwärts eines Damms , der aus den Produkten der Eruption besteht , Korallenatolle , die die Überreste eines eingestürzten Unterwasservulkans umgeben usw.

Paravulkanische Phänomene

Der Old Faithful Geysir im Yellowstone in den Vereinigten Staaten im Jahr 2004.

Einige geothermische Aktivitäten können einem Vulkanausbruch vorausgehen, ihn begleiten oder ihm folgen . Diese Aktivitäten sind normalerweise vorhanden, wenn die Abwärme einer Magmakammer das Grundwasser manchmal bis zum Siedepunkt erhitzt . An der Oberfläche entstehen dann Geysire , Fumarolen , Schlammtümpel , Mofetten , Solfataren oder sogar Mineralablagerungen ^{[ 40 ]}. Diese Phänomene können in „Vulkanfelder“ eingeteilt werden. Diese Vulkanfelder entstehen, wenn das Grundwasser durch flache Magmareservoire erhitzt wird. Dies ist der Fall bei Supervulkanen wie Yellowstone in den Vereinigten Staaten und den Phlegräischen Feldern in Italien oder geothermischen Feldern wie Haukadalur in Island .

An Meereskämmen sickert Meerwasser in Spalten im Meeresboden , erwärmt sich, wird mit Mineralien angereichert und tritt am Grund der Ozeane als schwarze oder weiße Raucher aus .

In einem Krater mit Entgasungs- und Fumarolenaktivität kann sich durch das Sammeln von Regenwasser ein Säuresee bilden. Das Wasser des Sees ist sehr sauer mit einem pH -Wert von 4 bis 1, manchmal sehr heiß mit einer Temperatur von 20 bis 85  °C und nur Cyanobakterien können in diesem dann blaugrün gefärbten Wasser leben. Diese Art von See ist bei großen Vulkanketten wie dem pazifischen Feuerring und im Great Rift Valley üblich .

Auswirkungen des Vulkanismus auf die Erdgeschichte

Der Vulkanismus entstand zur gleichen Zeit wie die Erde , während der Akkretionsphase ihrer Entstehung vor 4,6 Milliarden Jahren. Ab einer bestimmten Masse werden die Materialien im Erdmittelpunkt erheblichen Drücken ausgesetzt , wodurch Wärme entsteht. Diese Hitze, verstärkt durch den Abbau der radioaktiven Elemente , verursacht die Fusion der Erde, die zwanzigmal mehr Wärme abgibt als heute. Nach einigen Millionen Jahren bildet sich auf der Erdoberfläche ein fester Film. Es wird an vielen Stellen von Lavaströmen und großen Granitmassen zerrissen , die die zukünftigen Kontinente bilden werden. Danach reißen die neu geschaffenen Lithosphärenplatten vorzugsweise an bestimmten Stellen, an denen sich Vulkane bilden. Hundert Millionen Jahre lang werden die Vulkane große Mengen an Gasen in die damals karge Atmosphäre freisetzen : Stickstoff , Kohlendioxid , Wasserdampf , Schwefeloxid , Salzsäure , Flusssäure usw. Vor 4,2 Milliarden Jahren kondensiert trotz 375 °C und 260-mal höherem Druck als heute Wasserdampf und es entstehen Ozeane . 

Die Rolle bei der Bildung der ersten organischen Moleküle und dem Auftreten von Leben auf der Erde kann Vulkanen zugeschrieben werden. Tatsächlich bieten die heißen Unterwasserquellen oder die Solfatare und andere Geysire günstige Bedingungen für das Erscheinen von Leben: Wasser mit ausgelaugten Kohlenstoffmolekülen, Mineralien, Wärme und Energie. Nachdem sich das Leben auf der Erdoberfläche ausgebreitet und diversifiziert hatte, hätten Vulkane im Gegenteil große Aussterben verursachen können  : Das Zeitalter des großen Aussterbens von Lebewesen fällt mit dem Zeitalter der Fallen zusammen . Diese Fallen könnten durch den Fall von Meteoriten oder den Ausbruch verursacht worden seinAußergewöhnliche Hotspots . Die kombinierten Wirkungen von vulkanischen Gasen und in der Atmosphäre verteilten Partikeln hätten das Verschwinden vieler Arten durch einen vulkanischen Winter verursacht, gefolgt von einer Verstärkung des Treibhauseffekts durch Änderungen in der gasförmigen Zusammensetzung der Atmosphäre.

Eine der am meisten akzeptierten Theorien für das Erscheinen des Menschen wäre die Öffnung des Afrikanischen Grabens  : Das afrikanische Klima, das auf Höhe des Äquators gleichmäßig feucht war, wäre östlich des Grabens ausgetrocknet, was die Wolken aus dem Westen stoppt. Hominiden , die sich an ihre neue, von einer Savanne gebildete Umgebung angepasst haben, hätten Zweibeinigkeit entwickelt , um ihren Raubtieren zu entkommen.

Auch heute noch beteiligen sich Vulkane an der Evakuierung der inneren Hitze der Erde und am globalen biogeochemischen Kreislauf , indem sie Gase, Wasserdampf und Mineralien freisetzen, die im Mantel auf der Ebene der Subduktionsgruben eingeschlossen sind .

Einfluss des Vulkanismus auf menschliche Aktivitäten

Glauben und Mythen im Zusammenhang mit Vulkanen

Jedes Jahr findet am Ufer des Bromo eine beliebte Zeremonie statt, die Yadnya Kasada  (en) , ein hinduistisches Fest, bei dem Pilger sieben Mal um den Gipfel des Vulkans kreisen, der den Boden ihrer Insel fruchtbar gemacht hat und als ein Heiliger Ort. Familien führen dort ihre Bestattungs- und Sühnerituale durch, indem sie Opfergaben in den Krater werfen (gesegnete Feldfrüchte, landwirtschaftliche Produkte, Tiere, Kuchen, Blumen) ^{[ 41 ]} . Zufrieden fliegen die Seelen der Verstorbenen der Sonne entgegen ^{[ 42 ]} .

Seit dem Aufkommen der Landwirtschaft und der Sesshaftigkeit der Gesellschaften haben sich die Menschen immer mit Vulkanen beschäftigt. Sie preisen sie für das fruchtbare Land, das sie anbieten, und fürchten sie auch wegen ihrer Eruptionen und der Todesfälle, die sie verursachen. Schnell werden Vulkane aus Unkenntnis eines Naturphänomens gefürchtet, vergöttert , als Eingang zum Reich der Toten, Hölle und von bösen Geistern bevölkerten unterirdischen Welten betrachtet und sind je nach Kultur Gegenstand von Legenden und Mythen .

Bei den Stämmen Asiens , Ozeaniens und Amerikas , die in der Nähe des pazifischen Feuerrings leben, gelten Vulkanausbrüche als Manifestationen übernatürlicher oder göttlicher Kräfte. In der Māori-Mythologie verliebten sich die Vulkane Taranaki/Egmont und Ruapehu in den Vulkan Tongariro , und es kam zu einem heftigen Streit zwischen den beiden. Aus diesem Grund leben keine Māori zwischen den beiden wütenden Vulkanen, aus Angst, mitten in den Streit geraten zu sein.

Unter anderen Mythen und Legenden können wir auf den Teufelsturm hinweisen, der aufgestanden wäre, um sieben junge indianische Mädchen vor Bären zu retten , die die Felswände zerkratzt hätten, oder sogar die Geschichte der Göttin Pele , die von Tahiti vertrieben wurde ihre Schwester Namakaokahai fand Zuflucht in Kīlauea und gießt seitdem wütend Lavaströme mit einem einfachen Tritt ihrer Ferse aus.

Gipfel des Mount Mawenzi in Tansania , 1996.

Bei den Inkas führten die Launen des Misti dazu, dass sein Krater durch einen Eispfropfen blockiert wurde , eine von der Sonne verhängte Strafe . Die Chagas von Tansania berichten, dass der Kilimandscharo , wütend über seinen Nachbarn, den Mawensi- Vulkan , ihn mit einem großen Stößel schlug, was ihm seinen gezackten Gipfel einbrachte. Unter den amerikanischen Ureinwohnern in Oregon war Mount Mazama die Heimat des bösen Gottes des Feuers und des Mount Shastadie des wohltuenden Schneegottes. Eines Tages gerieten die beiden Gottheiten in Konflikt und der Gott des Feuers wurde besiegt und enthauptet, wodurch Crater Lake besiegt wurde.

Vulkane waren sogar Schauplätze von Menschenopfern  : Kinder , die in den Krater von Bromo in Indonesien geworfen wurden , Christen , die für den Berg Unzen in Japan geopfert wurden , Jungfrauen , die in den Lavasee von Masaya in Nicaragua geworfen wurden , Kinder, die in einen Kratersee geworfen wurden , um den Untersee zu beruhigen Vulkan Ilopango in El Salvador usw.

Bei den Griechen und Römern waren Vulkane der Wohnort von Hephaistos oder Vulkan . Die Eruptionen werden als göttliche Manifestation erklärt: Zorn der Götter, Omen, Aktivität der Schmieden von Hephaistos – die die Griechen unter den Ätna stellten  – oder die von Vulcan – die die Römer unter Vulcano stellten  –  usw. . Der griechische Zyklop könnte eine Allegorie auf Vulkane mit ihrem Gipfelkrater sein, während der Name Herakles von hiera oder etna abgeleitet ist, das griechische Wort für Vulkane. Keine wissenschaftliche oder gottlose Erklärung wurde akzeptiert.

Unter den griechischen Mythen über Vulkane ist die berühmteste die von Plato im Timaios und im Kritias . Diese Geschichten erzählen vom Verschwinden von Atlantis , verschlungen von den Wellen in einem gigantischen Erdbeben , gefolgt von einem Tsunami . Dieser Mythos bezieht sich nicht direkt auf einen Vulkan, sondern scheint auf den Ausbruch von Santorini um 1600 v. Chr. Entstanden zu sein. J.-C. , das die Insel fast vollständig zerstörte und den Untergang der minoischen Zivilisation verursacht oder daran beteiligt haben könnte. Es wurde jedoch keine Beobachtung des Ausbruchs von Santorini aufgezeichnet, und erst zu Beginn des ^20. Jahrhunderts  wurde die Bedeutung des Ausbruchs erkannt ^{[ 43 ]} .

Der römische Dichter Vergil berichtete unter Berufung auf griechische Mythen, dass Enceladus während der Gigantomachie auf der Flucht von Athena als Strafe für seinen Ungehorsam gegenüber den Göttern unter dem Ätna begraben wurde. Das Grollen des Ätna bildet somit die Tränen von Enceladus, die Flammen seinen Atem und das Zittern seine Versuche, sich zu befreien. Mimas , ein anderer Riese, wurde unterdessen von Hephaistos unter dem Vesuv verschlungen , und das Blut der anderen besiegten Riesen strömte aus den nahegelegenen Phlegräischen Feldern .

Wanderer auf dem Berg Fuji inAugust 2005.

Im populären Christentum wurden Vulkane trotz einiger vorwissenschaftlicher Erklärungsversuche oft als Werk Satans und Eruptionen als Zeichen des Zorns Gottes angesehen . Eine Reihe von Wundern , die bestimmten Heiligen zugeschrieben werden, werden in der katholischen Tradition mit Eruptionen in Verbindung gebracht: So wurde die Stadt Catania im Jahr 253 verschont, als die Lavaströme des Ätna vor der Prozession mit den Reliquien der Heiligen Agatha in zwei Teile brachen . Aber 1669, die Prozession mit denselben Reliquien konnte die Zerstörung des größten Teils der Stadt nicht vermeiden.

1660 regnete der Ausbruch des Vesuvs schwarze Pyroxen- Kristalle um ihn herum . Die Bevölkerung hielt sie für Kruzifixe und schrieb dieses Zeichen dem heiligen Januar zu, der Schutzpatron und Beschützer von Neapel wurde . Seitdem zieht bei jedem Ausbruch eine Prozession durch Neapel, um den Schutz des Heiligen zu erbitten. Darüber hinaus findet dreimal im Jahr das Phänomen der Blutverflüssigung des Heiligen Januar statt, das der Überlieferung nach die Stadt vor einem Ausbruch des Vesuvs schützt.

Noch heute werden religiöse Prozessionen mit Vulkanen und ihrer Aktivität in Verbindung gebracht. Bei jedem Ausbruch des Vesuvs beten katholische Prozessionen zum heiligen Januar, in Hawaii verehren die Einwohner noch Pele und der Berg Fuji ist der heilige Berg des Shintoismus sowie Bromo für indonesische Hindus .

Eruptive Prognose

Eines der Ziele der Vulkanologie ist es, den Ursprung und die Funktionsweise von Vulkanen und ähnlichen Phänomenen zu verstehen, um eine Diagnose der Risiken und Gefahren zu erstellen, denen Bevölkerungen und menschliche Aktivitäten ausgesetzt sind. Vulkanologische Vorhersagen erfordern den Einsatz von Instrumenten (die Geburt der instrumentellen Vulkanologie geht auf das Jahr 1980 während des Ausbruchs des Mount Saint Helens zurück  ; der Vulkan war zu dieser Zeit vollständig instrumentiert ^{[ 44 ]} ) und die Kenntnis mehrerer wissenschaftlicher Disziplinen. Die Art der Eruptionen lässt sich nach heutigem Kenntnisstand nur vorhersagen, ohne jedoch mehr als ein paar Stunden im Voraus zu wissen, wann sie stattfinden werden, wie lange sie andauern werden und vor allem ihre Bedeutung ( Lavamenge , Intensität der Freisetzungen usw.).

Der Trend geht zunehmend dahin, aktive Vulkane, die als gefährlich bekannt sind, mit ferngesteuerten Geräten, die mit Solarbatterien betrieben werden, kontinuierlich zu überwachen. In dieser Hinsicht ist die Ausrüstung des Piton de la Fournaise auf Réunion , obwohl sie als ungefährlich gilt, vorbildlich. Die Messungen werden per Telemetrie an das Observatorium übertragen und alle Ausdehnungen, Erschütterungen und Temperaturschwankungen aufgezeichnet.

Die zivilen Sicherheitsdienste der betroffenen Länder versuchen dann, den richtigen Kompromiss zwischen Risiken und unnötigen Vorsichtsmaßnahmen zu finden. In vielen Fällen waren die Behörden unaufmerksam ^{[ 45 ]} . Es gab jedoch gewisse Erfolge wie 1991 beim Ausbruch des Pinatubo , wo die Experten die philippinische Regierung davon überzeugten , die Evakuierung von 300.000 Menschen zu organisieren. Trotz 500 Opfern wurden so 15.000 Menschenleben gerettet.

Gefährliche vulkanische Manifestationen

Landschaft ertrunken unter der Lava , die der Puʻu ʻŌʻō 1987 auf Hawaii in den Vereinigten Staaten ausspuckte.

Seit 1600 haben Vulkane weltweit 300.000 Todesfälle verursacht, was 2011 entspricht ^{[ 44 ]}  :

• 35,5 % der Opfer durch feurige Wolken;
• 23 % auf Hungersnöte und Epidemien (eine Zahl, die hauptsächlich auf die Folgen des Ausbruchs von Tambora im Jahr 1815 zurückzuführen ist , der mehr als 60.000 Opfer forderte);
• 22,5 % aufgrund von Laharen und Erdrutschen;
• 14,9 % auf Tsunamis;
• 3 % zu den Tephra- Fällen  ;
• 1,3 % zu Gas;
• 0,3 % zu Lavaströmen.

Lava fließt

Entgegen der landläufigen Meinung verursachen Lavaströme im Allgemeinen mehr materielle Schäden als Opfer (siehe die 0,3% oben), denn selbst wenn sie mit mehreren zehn Kilometern pro Stunde sehr schnell sein können, ist ihr Verhalten im Allgemeinen vorhersehbar und gibt den Menschen Zeit zur Evakuierung. Im Jahr 2002 leerte sich der Lavasee des Nyiragongo - Kraters dank Verwerfungen, die sich im Vulkan öffneten: Zwei Ströme erreichten die Stadt Goma in der Demokratischen Republik Kongo, tötete 147 Menschen und zerstörte 18 % der Stadt. Diese Flüsse aus geschmolzener Materie lassen der Vegetation und Gebäuden auf ihrem Weg kaum eine Chance, verzehren sie und begraben sie in einer Gangart aus Gestein.

feurige Wolken

Auf dem Vulkan Sakurajima (im Hintergrund) bieten etwa dreißig Betonunterstände und etwa zwanzig Evakuierungsgebäude Schutz vor Tephra-Fallout. Die Bewohner der Vulkanhalbinsel halten einen Helm in Reserve und die Schulkinder tragen ihn auf ihrem Schulausflug ^{[ 46 ]} .

Feuerwolken, auch pyroklastische Ströme genannt, sind graue Wolken , die mit mehreren hundert Kilometern pro Stunde die Hänge von Vulkanen hinabsteigen, 600  °C erreichen und kilometerweit reisen, bevor sie anhalten.

Diese aus dem Einsturz einer Kuppel oder einer Lavanadel entstandenen Wolken aus vulkanischen Gasen und Tephras gleiten über den Boden, überqueren Grate und verzehren alles auf ihrem Weg. Die von den feurigen Wolken transportierten Materialstapel können sich über mehrere zehn Meter dick ansammeln und sind die Quelle von Bereichen mit Ignimbriten .

Die tödlichsten sind die von Krakatoa im Jahr 1883 , die 36.000 Todesfälle verursachten. Im Jahr 1902 zerstörte ein vom Mont Pelée auf Martinique ausgehender pyroklastischer Strom die Stadt Saint-Pierre und tötete ihre 29.000 Einwohner. In jüngerer Zeit verursachte das Erwachen von Soufrière de Montserrat die Zerstörung von Plymouth , der Hauptstadt der Insel, und machte den Großteil der Insel aufgrund wiederholter Passagen feuriger Wolken unbewohnbar.

Vulkanasche

Mit Vulkanasche bedecktes Feld, das 1980 von Mount Saint Helens in den Vereinigten Staaten freigesetzt wurde .

Von Vulkanfahnen ausgestoßen , kann Vulkanasche herunterfallen und ganze Regionen unter einer Dicke von mehreren Metern bedecken, was zur Zerstörung von Ernten und zum Auftreten von Hungersnöten führt, wie es nach dem Ausbruch von Laki in Island im Jahr 1783 der Fall war , dem Einsturz von Wohndächern auf ihre Insassen, Bildung von Laharen bei Regen usw.

Erdbeben

Erdbeben können durch die Entleerung der Magmakammer verursacht werden, wenn der Vulkan in sich zusammenbricht und eine Caldera bildet . Das mehrfache Gleiten der Wände des Vulkans erzeugt dann Erdbeben, die den Einsturz von Gebäuden verursachen, die manchmal durch den Fall von Vulkanasche geschwächt sind .

Tsunamis

Tsunamis können während eines Vulkanausbruchs auf viele Arten erzeugt werden, wie z. B. die Explosion eines Unterwasser- oder Überschwemmungsvulkans , der Fall von Mauern oder feurigen Wolken ins Meer, der Zusammenbruch des Vulkans in sich selbst, wodurch das Wasser in direkten Kontakt mit dem Magma kommt die Magmakammer , Erdrutsche im Zusammenhang mit der Entleerung der Magmakammer usw. 1883 löste die Explosion des Krakatau einen Tsunami aus, der in Verbindung mit den feurigen Wolken 36.000 Opfer forderte, 1792 der des Berges Unzen 15.000.

Erdrutsche

Wie feurige Wolken können Erdrutsche tödliche Lawinen auslösen. In seltenen Fällen ist es ein großer Teil oder der Großteil des Vulkans, der unter dem Druck der Lava zerfällt . 1980 überraschte der Mount Saint Helens Vulkanologen auf der ganzen Welt , als die Hälfte des Vulkans auseinanderbrach. Einige Wissenschaftler, die glaubten, auf den umliegenden Hügeln geschützt zu sein, wurden gefangen und starben in der gigantischen feurigen Wolke , die folgte.

Vulkanische Gase

Vulkangase sind die heimtückischste Gefahr von Vulkanen. Sie werden manchmal ohne weitere Anzeichen vulkanischer Aktivität während eines limnischen Ausbruchs emittiert . 1986 trat in Kamerun eine Schicht Kohlendioxid aus dem Nyos -See aus . Dieses Gas, das schwerer als Luft ist, rollte die Hänge des Vulkans hinunter und tötete 1.800 Dorfbewohner und mehrere tausend Stück schlafendes Vieh durch Ersticken .

Lahare

Ablagerungen, die durch den Durchgang von Laharen an den Hängen des Mount Saint Helens in den Vereinigten Staaten im Jahr 1982 entstanden sind.

Lahare sind schlammige Ströme aus Wasser , Tephras meist kalter oder heißer Vulkanasche , sehr dicht und schwer und tragen viel Schutt wie Felsbrocken, Baumstämme, Gebäudereste usw. Lahare entstehen, wenn starke Regenfälle während tropischer Wirbelstürme oder anhaltende synoptische Regenfälle auf Vulkanasche fallen. Sie können Jahre nach einem Vulkanausbruch auftreten , solange Asche mitgerissen werden kann. 1985 lebten 24.000 Einwohner in der kolumbianischen Stadt Armerowurden unter einem Lahar verschlungen, der an den Hängen des Nevado del Ruiz geboren wurde .

Jökulhlaup

Der Jökulhlaup ist eine besonders mächtige und brutale Flutart . Es entsteht, wenn ein Vulkanausbruch unter einem Gletscher oder einer Eiskappe auftritt und die Hitze von Magma oder Lava es schafft, große Mengen Eis zu schmelzen . Wenn das Schmelzwasser nicht abfließen kann, bildet es einen See , der geleert werden kann, wenn die Barriere, die ihn durch eine Felswand oder einen Gletscher bildet, bricht. Ein Strom, der Lava, Tephras , Schlamm und Eis vermischtund Felsbrocken entkommen dann dem Gletscher und tragen alles mit sich, was sich ihnen in den Weg stellt. Das häufigste Jökulhlaup findet in Island rund um den Vatnajökull statt .

Versauerung von Seen

Die Versauerung von Seen ist eine weitere mögliche Folge des Vorhandenseins eines Vulkans. Die Versauerung hat zur Folge, dass alle Lebensformen aus den Gewässern und ihrer Umgebung verdrängt werden und sogar eine Gefahr für die lokale Bevölkerung darstellen können. Dieses Phänomen tritt auf, wenn Dämpfe vulkanischer Gase am Grund eines Sees aufsteigen, die sie dann durch Auflösung einfangen, wodurch das Wasser angesäuert wird.

Vulkanische Winter

Asche , vulkanische Gase und Tröpfchen von Schwefelsäure und Flusssäure, die von Vulkanfahnen in die Atmosphäre ausgestoßen werden , können sauren Regen und „  vulkanische Winter  “ verursachen, die die Temperaturen senken und weltweit Hungersnöte , strenge Winter oder kalte Sommer verursachen können, wie dies bei den Eruptionen der Fall war Samalas 1257 , Tambora 1815 und Krakatau 1883 . _

Neuere Forschungen zeigen, dass Vulkanausbrüche einen signifikanten Einfluss auf das globale Klima haben und als Schlüsselphänomene bei der Erklärung ökologischer Veränderungen und historischer Umwälzungen betrachtet werden sollten ^{[ 47 ]} .

Vermögenswerte im Zusammenhang mit Vulkanen

Abbau von Schwefelerz im Krater Kawah Ijen in Indonesien , 2005.

In einigen Aspekten kann der Mensch die Anwesenheit von Vulkanen nutzen mit:

• die Nutzung geothermischer Energie zur Stromerzeugung , Beheizung von Gebäuden oder Gewächshäusern für den Anbau;
• die Lieferung von Materialien für den Bau oder für industrielle Zwecke wie:
  • Basalt , der als Bausteine, Schotter oder Schotter dient;
  • Bimsstein und Puzzolan , die unter anderem als Isolierung in Beton dienen;
  • die Gewinnung von Erzen aus Schwefel , Kupfer , Eisen , Platin , Diamanten usw.
• die Düngung von Böden wie den Hängen des Ätna , die aufgrund der Fruchtbarkeit der vulkanischen Böden eine Region mit einer sehr hohen landwirtschaftlichen Dichte darstellen und wo riesige Zitrusplantagen angelegt werden. Diese fruchtbaren vulkanischen Böden ernähren weltweit 350 Millionen Menschen ^{[ 48 ]} .

Ein Vulkan trägt auch zum Tourismus bei, indem er Besuchern ein Panorama, Wanderziele , Hydrotherapie oder sogar einen Wallfahrtsort bietet .

Auch im künstlerischen Bereich ist ihr Einfluss zu spüren: Bestimmte Eruptionen, die stark Vulkanasche ausstoßen , wie die von Tambora im Jahr 1815 , erzeugten mehrere Jahre lang spektakuläre Sonnenuntergänge . Einige Maler wie Turner konnten dieses Licht durch Originalwerke einfangen, die den Impressionismus ankündigen .

Vulkanologie

Vulkanologie oder (viel seltener) Vulkanologie ist die Wissenschaft, die vulkanische Phänomene, ihre Produkte und ihr Auftreten untersucht: Vulkane, Geysire , Fumarolen , Vulkanausbrüche , Magmen , Lava , Tephra usw. Ein Vulkanologe oder Vulkanologe ist der Wissenschaftler , der sich auf diese Disziplin spezialisiert hat, die sich auf Geophysik , Seismologie und Geologie bezieht, von denen es eine Spezialität ist.

Ziel dieser Wissenschaft ist es, den Ursprung und die Funktionsweise von Vulkanen und ähnlichen Phänomenen zu verstehen, um für einen bestimmten Zeitraum eine Diagnose der Risiken und Gefahren zu erstellen, denen Bevölkerungen und menschliche Aktivitäten ausgesetzt sind. Studien und Forschung finden zunächst im Feld statt, um Informationen in Form von Beobachtungen, Messungen und Probenahmen zu sammeln, und dann im Labor, um Daten und Proben zu analysieren und zu interpretieren. Tatsächlich ist es unmöglich, die Auswirkungen selbst eines Ausbruchs zu bewältigen, sobald er auftritt. Nur wenige Operationen zur Umleitung des Lavastroms waren erfolgreichHeimaey in Island .

Nur Prävention kann die Auswirkungen eines Vulkanausbruchs begrenzen oder vermeiden. Diese Vorbeugung beinhaltet die Beobachtung des Vulkans und der Warnzeichen eines Ausbruchs: Emissionen von Vulkangasen , Schwellung und Deflation des Vulkans, kleinere Erdbeben , thermische Anomalien usw. Die vorübergehende und dringende Evakuierung aus gefährdeten Gebieten ist das am häufigsten angewandte Mittel der Prävention. Dennoch gibt es langfristige Präventionsmaßnahmen wie die vollständige Evakuierung der Gebiete, die den Vulkanrisiken am stärksten ausgesetzt sind, die Entwicklung von Präventions-, Evakuierungs-, Hilfs- und Sensibilisierungsplänen usw.

Unterwasservulkane

Schwarze Raucher am Mittelatlantischen Rücken .

Unterwasservulkane sind die zahlreichsten auf der Erde . Es wird geschätzt, dass 75 % der Vulkane und der von Vulkanen emittierten magmatischen Materialien an Ozeankämmen freigesetzt werden ^{[ 49 ]} . Verwerfungsvulkane finden sich meist entlang von Ozeankämmen, wo sie flüssige Lava ausstoßen . Diese Laven, die kaltem Wasser zwischen einem und zwei Grad Celsius und hohem Druck ausgesetzt werden , nehmen die Form von Kugeln an: Dies sind die „  Kissenlavas  “.

Die anderen Vulkane, die sich entlang der Subduktionsgruben befinden , und diejenigen, die von einem Hot Spot gebildet werden, lassen einen Unterwasserberg mit einer flachen Spitze und einem sehr steilen Abhang entstehen: einen Guyot . Wenn es einem Unterwasservulkan gelingt, die Oberfläche zu erreichen, entsteht eine Surtseyan- ähnliche Eruption . Zwei Unterwasservulkane sind berühmt und werden überwacht: der Lōʻihi , der als nächster Vulkan auf Hawaii aus dem Pazifischen Ozean auftauchen wird, und der Kick-'em-Jenny nördlich der Insel Grenada in Westindien .und das sich sehr nahe an der Oberfläche befindet und eine explosive Aktivität aufweist.

Das Tamu-Massiv ist ein Unterwasser - Schildvulkan , der als der größte Vulkan der Erde und einer der größten im Sonnensystem gilt ^{[ 50 ]} .

Außerirdische Vulkane

Satellitenbild von Olympus Mons auf dem Mars , aufgenommen von der Sonde Viking 1 im Jahr 1978.

Die Erde ist nicht der einzige Planet im Sonnensystem , der vulkanische Aktivität erlebt.

Die Venus erlebt einen intensiven Vulkanismus mit 500.000 Vulkangebäuden, der Mars hat den Olympus Mons , einen Vulkan, der als erloschen gilt und 22,5 Kilometer hoch ist, was ihn zum höchsten Gipfel im Sonnensystem macht, der Mond ist von der „  Mond -Maria  “, riesigen Basaltfeldern , bedeckt .

Vulkane existieren auch auf Satelliten von Jupiter und Neptun , einschließlich Io und Triton . Die Sonde Voyager 1 ermöglichte das FotografierenMärz 1979ein Ausbruch auf Io, während Voyager 2 auf Triton entdeckteAugust 1989Spuren von Kryovulkanismus und Geysiren . Enceladus , Satellit des Saturn , ist der Sitz von Kryovulkanen (siehe Artikel über Enceladus, Abschnitt Kryovulkanismus ). Da die chemische Zusammensetzung zwischen Planeten und Satelliten erheblich variiert, unterscheidet sich die Art der Auswurfstoffe stark von denen, die auf der Erde emittiert werden, wie z. B. Schwefel , Stickstoffeis usw.

Vulkane in den Medien

Der Ausbruch eines Vulkans in der Nähe eines besiedelten Gebiets wird sehr oft als ein wichtiges Ereignis im Leben eines Landes erlebt, da er neben der spektakulären und unerwarteten Natur eines Ausbruchs eine Überwachung und manchmal die Evakuierung und Versorgung der Menschen erfordert Achtung.

Vulkane sind manchmal die Hauptakteure in bestimmten Katastrophenfilmen wie Dante's Peak und Volcano oder der BBC- und Discovery Channel -Doku-Fiktion Supervolcano , die das Erwachen des Yellowstone - Supervulkans bei einem Ausbruch der Vulkaninsel 8. Stromboli darstellt ausländische Frau, die sich auf der Vulkaninsel Stromboli nicht integrieren kann , aufgrund von Mentalitätsunterschieden mit ihren Bewohnern, einschließlich ihres Mannes, den sie überstürzt in einem Gefangenenlager geheiratet hat.

Häufiger sind Vulkane Gegenstand zahlreicher wissenschaftlicher, informativer oder populärer Fernsehdokumentationen .

Aufzeichnungen

• Höchste Vulkane:
  • Gesamthöhe: Mauna Kea , Hawaii , mit 10.230 Metern über dem Meeresboden, für eine Höhe von 4.207,5 Metern ^{[ 51 ]}  ;
  • Höhe: Nevados Ojos del Salado , Chile , mit 6.887 Metern über dem Meeresspiegel ^{[ 52 ]} .
• Größter Vulkan Europas: der Cantal mit 2.700  km ² und 70  km Durchmesser ^{[ 53 ]} .
• Größter Ausbruch (in Volumen des ausgeworfenen Materials): Toba vor 73.000 Jahren mit 2.800  km ³
• Kleinste Eruption (in Volumen des ausgeworfenen Materials) : Geothermiebohrung bei Hverarönd in Island 1977 mit  1,2 m ³ Basalt ^{[ 54 ] , [ 55 ]} .
• Aktivster Vulkan: Kīlauea und Piton de la Fournaise streiten alle ein bis eineinhalb Jahre mit einem Ausbruch um den Rekord.
• Jüngster Vulkan: Ardoukoba mit erstem Ausbruch inNovember 1978während Paricutín 1943 seinen ersten Ausbruch erlebte .
• Größte Caldera oder größter terrestrischer Vulkankrater : Toba entstand vor 73.000 Jahren mit einer Länge von 100 Kilometern und einer Breite von 30 Kilometern.
• Höchste Zahl der Opfer: Tambora auf der Insel Sumbawa in Indonesien im Jahr 1816 mit 88.000 Todesfällen in direktem Zusammenhang mit dem Ausbruch und 200.000 zusätzlichen Hungertoten.
• Lautester Vulkanausbruch: Krakatau in Indonesien auf27. August 1883wo die Explosion bis zur Insel Rodrigues zu hören war , 500 Kilometer östlich von Mauritius oder 4.811 Kilometer von der Eruption entfernt ^{[ 55 ]} .
• Größter Vulkankegel  : Taupo in Neuseeland mit einer geschätzten Höhe von fünfzig Kilometern ^{[ 55 ]} .
• Längster Lavastrom  : bei Undara in Australien mit 160 Kilometern Länge ^{[ 55 ]} .

Anmerkungen und Referenzen

Anhänge

Diesem Thema ist eine eigene Kategorie gewidmet: Vulkan .

Literaturverzeichnis

• Jacques-Marie Bardintzeff , Die Vulkane , Minerva, 2004 ( ISBN  978-2-8307-0755-7 )
• Michel und Anne-Marie Detay, Fire and Water Volcanoes , Belin, 2013 ( ISBN  978-2-7011-7561-4 )
• Bernhard Edmaier, Vulkane , Fernand Nathan, 2004 ( ISBN  978-2-09-261099-2 )
• Jacques Kornprobst , Christine Laverne, Vulkane, wie funktioniert das? , BRGM-Ausgaben, 2002 ( ISBN  978-2-84703-017-4 )
• Maurice Krafft , Die Feuer der Erde: Geschichten von Vulkanen , Éditions Gallimard, coll. „  Entdeckungen Gallimard / Wissenschaften und Techniken“ ( Nr ^{. 113} )  , 2003 ( ISBN  978-2-07-042900-4 )
• Haroun Tazieff , Volcanoes , Larousse-Bordas, 1996, zweite Auflage, 1999 ( ISBN  978-2-04-027174-9 )
• Patrick de Wever, Vulkanismus: Todesursache und Quelle des Lebens , Vuibert, 2003 ( ISBN  978-2-7117-5293-5 )
• Science et Vie Junior , „Vulkane und Menschen“, Sonderausgabe, Excelsior Publications SA, 1994

Verwandte Artikel

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