Submariner Vulkan

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Der Ozeanboden im Satellitenbild
Submariner Vulkan (volcan sous-marin) als Hindernis in einer Subduktionszone am Beispiel Kalifornien
Schemazeichnung: Submarine Eruption
Explosive Eruption des Seamounts Kavachi
Submariner Vulkan in der Bransfield Strait, Antarktis
Kissenlaven, Auswurfmaterial eines submarinen Vulkans
Unterwassereruption, West Mata
Seamounts im Golf von Alaska
Guyot
Surtsey 1963
Glühendes Magma an einem submarinen Vulkan, West Mata
Submariner Lavastrom vor Hawaii

Ein submariner Vulkan ist eine Spalte in der Erdkruste, die sich unter der Meeresoberfläche befindet und durch die Magma an die Oberfläche dringt.

Die submarinen, d.h. unterseeischen, Vulkane sind einerseits die häufigsten auf der Erde vorkommenden Vulkane. Andererseits sind sie aufgrund ihrer Lage, die sich bis zu mehrere Tausend Meter unter der Meeresoberfläche befinden kann, auch diejenigen, die i.A. noch am wenigsten untersucht sind.

Unterseeische Vulkane an mittelozeanischen Rücken sind schätzungsweise für 75 % des jährlichen Ausstoßes an Magma auf der Erde verantwortlich.[1] An den Ozeanrücken wie z. B. am Mittelatlantischen Rücken findet man auch besonders viele Spaltenvulkane, die eher zu effusiven Eruptionen neigen.

Zwar befinden sich die meisten dieser Vulkane tief unter der Meeresoberfläche, einige jedoch liegen in verhältnismäßiger Nähe zu ihr und können damit bei einem Ausbruch wegen der Gas- und Aschenemissionen benachbarte bewohnte Gebiete gefährden.

Entstehung eines submarinen Vulkans[Bearbeiten]

Die Magmen bilden sich vermutlich an der Grenze zwischen Erdmantel und Erdkruste [2], die bei Ozeanen in etwa 10 km Tiefe liegt.[3] Die Bewegungen der Kontinentalplatten bewirken, dass an bestimmten Stellen die Erdkruste besonders dünn und von Spalten zerfurcht ist. Dies gilt vor allem für die Ozeanrücken wie den Mittelatlantischen Rücken, wo zwei Platten auseinanderdriften, aber auch für die Subduktionszonen, wie man sie z. B. am Pazifischen Feuerring findet, wo sich eine Platte unter eine andere schiebt. Auch Hot Spots, die unabhängig von Plattenverschiebungen sind, bewirken Vulkanausbrüche im Meer, wie man z. B. bei den Hawaiischen Inseln beobachten kann.

An diesen Stellen ist es besonders einfach für Magmen aufzusteigen. Diese infiltrieren sich in andere Schichten und bilden zunächst Intrusionen, auf denen sich die eigentlichen Vulkane aufbauen. Aufgrund der schnellen Abkühlung durch das ca. 1-2 ° kalte Meerwasser wie auch des starken Druckes nimmt ein beträchtlicher Teil der ausgestoßenen Laven Röhrenform an. Es handelt sich um Kissenlaven.[4] Im Zentrum der unterseeischen Vulkane findet man ebenso wie an denen auf der Erdoberfläche eine große Menge an Fördergängen und eine bis mehrere Magmakammern. Durch diese steigt das Magma an die Oberfläche und mit abnehmendem Druck bilden sich Gasblasen in ihm. Diese wiederum bewirken explosive Unterwasserausbrüche in Tiefen von ca. 1000 m unter der Meeresoberfläche bis knapp unter diese. Dabei bilden sich pyroklastische Materialien, aber auch feine bis feinste Glaspartikel, die ihrerseits die ziemlich erosionsgefährdeten Hänge des Vulkans darstellen. Diese Zusammensetzung aus sehr lockerem Material erklärt die Häufigkeit von Hangrutschen an submarinen Vulkanen und auch Ozeaninseln (vgl. z. B. Teneriffa).

Arten von submarinen Vulkanen[Bearbeiten]

Seamount[Bearbeiten]

Die meisten submarinen Vulkane nennt man Seamounts. Sie stellen die häufigste auf der Erde vorkommende Vulkanart dar, mit allein über einer Million im Pazifik.[5] Sie befinden sich vor allem in der Nähe von Mittelozeanischen Rücken und Subduktionszonen, wo sie geradezu Hindernisse bilden können, an denen die Platten hängenbleiben, was zu heftigen Erdbeben führt.[6]

Seamounts, die nahe an den Mittelozeanischen Rücken liegen, fördern vorzugsweise Laven tholeiitischer Zusammensetzung, je weiter sie von den Rücken entfernt sind, desto mehr alkalische Laven werden produziert.[7]

Guyot[Bearbeiten]

Ein Guyot ist eine spezielle Art von Seamount. Man erkennt ihn an seiner abgestumpften Kegelform.

Es sind ehemalige Seamounts, die durch Erosion verformt wurden und oft mit fossilen Korallenriffen bedeckt sind. Manche von ihnen haben auch durch die Bildung einer Caldera ihre spezielle Form erhalten.[8]

Ozeaninseln[Bearbeiten]

Ausschließlich in Fällen, bei denen die Eruptionsrate die der Erosion bei weitem übersteigt, können sich schließlich Ozeaninseln bilden, wie man es z. B. ab 1963 im Falle von Surtsey beobachten konnte.

Erforschung submariner Vulkane[Bearbeiten]

Eruptionen und Gefahrenpotential[Bearbeiten]

Die Forschung bezüglich submariner Vulkane ist teuer und aufwändig.

Sie sind oft nicht einfach zu entdecken. Das liegt u.a. daran, dass ihre Eruptionen gedämpft werden. Die Wärmeleitfähigkeit des Wassers bewirkt eine rapide Abkühlung der Auswurfmaterialien, so dass sich das Magma sehr viel schneller als an der Luft in vulkanisches Glas verwandelt. Je nach Tiefe der über ihnen liegenden Wasseroberfläche erhöht sich der auf ihnen lastende Druck. Dies dämpft die Explosivität der Eruption in bedeutendem Maße, so dass die Ausbrüche mit zunehmender Wassertiefe umso schwerer feststellbar sind.

Forschungsbeispiele[Bearbeiten]

Mittelmeer[Bearbeiten]

Vulkan Kolumbos[Bearbeiten]

Ein historisches Beispiel bzgl. der überraschenden Entdeckung eines submarinen Vulkans ist der Vulkan Kolumbos in der Ägäis. Er wurde im Jahre 1650 entdeckt, als bei einer explosiven Eruption des Kolumbos 70 Menschen auf Santorin ums Leben kamen.

Tyrrhenisches Meer[Bearbeiten]

In Italien plant man weitere Untersuchungen submariner Vulkane im Tyrrhenischen Meer, z. B. des Marsili, u.a. wegen eventueller Flankenkollapse und deren Tsunamipotentials. [9]

Eine amerikanische Expedition fand im Jahre 2006 Spuren von Blei, das man bis nach Australien verfolgen konnte, am Unterwasservulkan Marsili, ca. 350 km vor der Westküste von Italien. [10]

Atlantik[Bearbeiten]

Azoren[Bearbeiten]

Ein deutsch-portugiesisches Projekt, an dem das Alfred-Wegener-Institut teilnimmt, kartographiert und überwacht Seamounts im Bereich der Azoren.[11]

Island[Bearbeiten]

In Island interessiert man sich für die unterseeischen Fortsetzungen des Mittelatlantischen Rückens nördlich und südwestlich von Island. Das betrifft neben der Tjörnesfrakturzone und dem Kolbeinseyrücken im Norden der Insel vor allem den Reykjanesrücken, den Island im Süden vorgelagerten Teil. Man hat dort z. B. 2007 einen großen aktiven submarinen Vulkan in etwa 50 km Entfernung von der Hauptinsel entdeckt, den man Njörður nannte. [12]

Tiefstgelegene Schwarze Raucher im Cayman-Graben[Bearbeiten]

Eine britische Forschungsexpedition entdeckte mit ferngesteuerten Robotertauchbooten die tiefstgelegenen Schwarzen Raucher, die bisher gefunden wurden. Sie befinden sich in der Nähe der Kaimaninseln im Kaimangraben in 5000 m Tiefe.

Die Expedition mit dem Schiff RRS James Cook ist Teil eines vom britischen UK Natural Environment Research Council geförderten Projektes, das am 21. März 2010 in Trinidad begann. [13]

Gakkel-Rücken 85°E[Bearbeiten]

Eine auffallende Häufung von starken Erdbeben (bis über 5 auf der Richter-Skala) stellte man 1999 am sog. Gakkel-Rücken, der arktischen Fortsetzung des Mittelatlantischen Rückens zwischen Sibirien und Grönland, fest. Es handelte sich um 200 Erdbeben dieser Stärke innerhalb von 7 Monaten. Die SCICEX-Expedition überprüfte das Gebiet in der Zeit zweimal und entdeckte frische Lavaströme an einem submarinen Vulkan bei 85°E. Das Ereignis weckte das Interesse der Geowissenschaftler nicht zuletzt durch den langen Zeitraum, über den es sich erstreckte. Vorherige Erkenntnisse belegten submarine Eruptionen nur über Zeiträume von bis zu ca. 4 Wochen.

Die Amore-2001-Expedition des Alfred-Wegener-Instituts konnte 2001 gegenwärtige eruptive Tätigkeit durch Tremormessungen und Aufnahmen von Explosionsgeräuschen auf dem Meeresboden bei demselben Vulkankomplex nachweisen.[14] Eine weitere internationale Expedition zum selben Vulkankomplex im Jahre 2007 erfasste genauere Daten.[15]

Pazifik[Bearbeiten]

Japan[Bearbeiten]

Ein unterseeischer Vulkan namens Fukutoku-Okanoba eruptierte am 2. Juli 2005 vor der Japanischen Küste etwa 1300 km von Tokio entfernt. Der Vulkan war bekannt für regelmäßige Eruptionen im 20. Jahrhundert, zuletzt 1992. Auch gelang es ihm 1986 eine Insel zu bilden, die aber nur kurzfristig Bestand hatte, bevor sie vom Meer erodiert wurde. [16]

Eruption eines submarinen Vulkans bei Tonga[Bearbeiten]

Eine explosive Eruption ereigenete sich um den 17. März 2009 an einem submarinen Vulkan bei der Insel Tonga im Pazifik, ca. 10 km von der Hauptinsel Tongatapu entfernt. Bei der Eruption, die u.a. pyroklastische Ströme produzierte, entstand eine neue Insel. [17]

Kartographierung vor Kamtschatka[Bearbeiten]

2009 gelang es einem deutsch-russischen Forscherteam unter wissenschaftlicher Leitung der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) 2700 km Meeresboden um die untermeerischen Vulkane der Emperor-Seamount-Kette vor der russischen Halbinsel Kamtschatka zu vermessen. Die Expedition im Nordwestpazifik auf dem deutschen Forschungsschiff „Sonne“ dauerte drei Wochen.

Die erloschenen Vulkane erheben sich bis zu 4500 Meter über den Meeresboden. Die elastische Kruste verbiegt sich unter ihnen. Die Wissenschaftler fanden eine 700 km lange Bruchzone. An der Abbruchkante stellte man einen Höhenunterschied von 1000 m zwischen den Platten fest. Die Vulkane, die sich ursprünglich im Bereich des Hawaii-Archipels gebildet hatten, sind mit der Pazifischen Platte nach Nordwesten zur Kamtschatka gewandert und tauchen dort langsam unter die Nordamerikanische Platte ab, wobei sie entscheidenden Einfluss auf die Geologie der Halbinsel Kamtschatka, deren Erdbeben- und vulkanische Tätigkeit ausüben.[18]

Entwicklung eines submarinen Vulkans und seiner Umgebung auf den Marianen[Bearbeiten]

Im Gebiet der Marianen im Pazifik konnte ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Oregon State University die Entwicklung eines submarinen Vulkans mitverfolgen, den sie NW Rota-1 nannten. Der etwa 520 m unter der Meeresoberfläche gelegene Vulkan wurde 2004 entdeckt und 2006 weiter genauer beobachtet. Der Vulkan scheint ständig in Aktion zu sein und hatte in der Zwischenzeit einen 40 m hohen und 300 m breiten Krater aufgebaut. Ein Unterwassermikrophon hatte den Beweis für die konstante Ausbruchstätigkeit geliefert.

Wissenschaftler untersuchten auch die am Vulkan vorhandene Fauna und entdeckten einige neue Spezies. Außerdem fiel auf, dass mit gestiegener Aktivität anscheinend die Umgebung des Berges anziehender auf die Tiere wie z. B. Krabben, Garnelen, Schnecken und Seepocken wirkte. Die Tiere ernähren sich von Bakterien, die sich am Vulkanschlot ansiedeln. Sie sind an Lebensbedingungen angepasst, die auf andere toxisch wirken würden.

Eine der Garnelarten, eine bisher unbekannte Spezies, wird im Erwachsenenalter zum Raubtier und Aasfresser, der sich u.a. von anderen Garnelenarten und vom Vulkan getöteten Fischen ernährt. [19]

Loihi, die nächste Hawaii-Insel?[Bearbeiten]

Der submarine Vulkan Loihi liegt über dem Hot Spot von Hawaii und wird vermutlich die nächste dortige Insel bilden. Dies wird allerdings noch etwas dauern, liegt doch der Gipfel des unterseeischen Berges derzeit ca. 1000 m unter der Meeresoberfläche.

Die staatliche amerikanische Forschungsinstitution NOAA hat den Vulkan genau untersucht. Sie unterhält in Hawaii ein spezialisiertes Unterwasserforschungszentrum.

Dabei ergab sich, dass der Vulkan drei Gipfelkrater besitzt. Zahlreiche hydrothermale Quellen finden sich an den Wänden des jüngsten Kraters, der sich 1996 bildete. Das ihnen entströmende Wasser-Gas-Gemisch ist bis zu 200° heiß. [20]

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • Hans Ulrich Schmincke: Vulkanismus. Darmstadt (Wissenschaftliche Buchgesellschaft) 2000. ISBN 3-534-14102-4 (zitiert als: Schmincke, S....)

Weblinks[Bearbeiten]

Fotos und Videos[Bearbeiten]

 Commons: Submarine volcanoes – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wissenschaftliche Beiträge[Bearbeiten]

Presseberichte[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Smithsonian Institution
  2. Schmincke, S. 86
  3. Schmincke, S. 17
  4. vgl. Schmincke, S. 68: “Wenn Magma … … an bestimmten Stellen der Erdkruste durch die oft viel ältere Ozeankruste und die über ihr liegenden jungen Sedimente … … aufsteigt, wird es vermutlich seitlich in die Sedimente eindringen und einen Komplex aus Intrusivgesteinen bilden, auf dem der eigentliche submarine Vulkan wächst. Dieser wird hauptsächlich aus Pillowlavaeinheiten bestehen.”
  5. Schmincke, S. 65
  6. Schmincke, S. 67
  7. Schmincke, S. 65
  8. Schmincke, S. 67
  9. vgl. GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 37, L03305, 5 PP., 2010 doi:10.1029/2009GL041757 Potential-field modeling of collapse-prone submarine volcanoes in the southern Tyrrhenian Sea (Italy) http://www.agu.org/pubs/crossref/2010/2009GL041757.shtml Zugriff: 24. Mai 2010
  10. University of Florida (2006, August 2). At An Underwater Volcano, Evidence Of Man's Environmental Impact. ScienceDaily., from http://www.sciencedaily.com/releases/2006/08/060801182958.htm, Zugriff: 23. Mai 2010
  11. vgl. [Website des Alfred-Wegener-Instituts http://www.awi.de/en/research/research_divisions/geosciences/geophysics/projects/seismology/seismology_ridges_move/submarine_volcanism/] Zugriff: 24. Mai 2010
  12. vgl. u.a.: http://www.volcanodiscovery.com/en/view_news/1314.html Zugriff: 24. Mai 2010
  13. National Oceanography Centre, Southampton (UK) (2010, April 12). World's deepest known undersea volcanic vents discovered. ScienceDaily, from http://www.sciencedaily.com/releases/2010/04/100411214117.htm. Zugriff: 24. Mai 2010
    vgl. auch
    National Oceanographic Centre, Southampton http://www.noc.soton.ac.uk/cgi-bin/htsearch?words=+Cayman+Trough&method=and&format=builtin-long&config=htdig&restrict=&exclude=&x=13&y=12
  14. Website des Alfred-Wegener-Instituts: http://www.awi.de/en/research/research_divisions/geosciences/geophysics/projects/seismology/seismology_ridges_move/submarine_volcanism/ Zugriff: 24. Mái 2010
  15. Website des Alfred-Wegener-Instituts: http://www.awi.de/en/research/research_divisions/geosciences/geophysics/projects/seismology/seismology_ridges_move/agave2007/ Zugriff: 24. Mai 2010
  16. http://www.volcanodiscovery.com/de/anzeige_news/155.html Zugriff: 24. Mai 2010
  17. vgl. Global Volcanism Program, Smithsonian Institute: http://www.volcano.si.edu/world/volcano.cfm?vnum=0403-04=&volpage=erupt
  18. [Pressemitteilung der BGR vom 24. Juni 2009 http://www.bgr.bund.de/DE/Gemeinsames/Oeffentlichkeitsarbeit/Pressemitteilungen/BGR/bgr_090624-2.html] Zugriff: 11. August 2012
  19. National Science Foundation (2009, May 5). Erupting Undersea Volcano Near Island Of Guam Supports Unique Ecosystem. ScienceDaily., from http://www.sciencedaily.com/releases/2009/05/090505111702.htm Zugriff: 24. Mai 2010
  20. vgl. Alexander Malahoff: Loihi Submarine Volcano: A unique, natural extremophile laboratory. 18. Dezember 2000 http://www.nurp.noaa.gov/Spotlight/Loihi.htm Zugriff: 24. Mai 2010