Magma und Lava

Am Kilauea steckte ein Geologe ein Thermoelement in Lava, die 3 km vom Schlot entfernt austrat, und maß 1100 °C.

Dasselbe Gestein, zwei Namen

Geschmolzenes Gestein unter der Oberfläche heißt Magma. Sobald es aus einem Vulkan austritt, heißt dasselbe Material Lava. Die USGS beschreibt Magma als Gemisch aus Gesteinsschmelze, Kristallen und gelöstem Gas. Als Vorstellungshilfe empfiehlt sie eine ungeöffnete Limonadenflasche mit Sandkörnern darin. Die Schmelze besteht überwiegend aus Sauerstoff und Silicium, dazu kommen Aluminium, Eisen, Magnesium, Calcium, Natrium, Kalium, Titan und Mangan. Beim Abkühlen wachsen Kristalle verschiedener Minerale, bis festes magmatisches Gestein entsteht. Mehr als 80 Prozent der Erdoberfläche über und unter dem Meeresspiegel sind vulkanischen Ursprungs.

Magma entsteht in einer Tiefe von mehreren zehn Kilometern. Es ist leichter als das umgebende feste Gestein und wird daher durch Auftrieb nach oben gedrückt. Das darin gelöste Gas erhöht den Druck, ähnlich wie die Kohlensäure in der geschüttelten Flasche. Das Magma bahnt sich einen Weg durch Schwächezonen und Risse. Oft sammelt es sich zunächst in einem Speicher, einer Magmakammer, wenige Kilometer unter dem Vulkan. Findet es einen Weg nach draußen, beginnt ein Ausbruch. Manchmal fließt die Schmelze einfach als Lavastrom aus. Manchmal schießt sie als Wolke aus Gesteinsfragmenten, sogenannter Tephra, und Gas in die Luft. Die feinsten Teilchen, die Asche, sind ungefähr so dick wie ein Haar und können durch starke Höhenwinde um die Erde getragen werden.

Wie heiß ist Lava?

Die USGS nennt Lavaseen, Lavaströme, Lavadome und pyroklastische Ströme als Erscheinungen, die etwa 1200 °C erreichen können. Ihre Temperatur zu messen ist gefährlich. Deshalb stecken Forschende ein Thermoelement nur dort in die Lava, wo sie mehrere Minuten sicher stehen können. Am Kilauea ergab eine solche Messung 1100 °C. Zum Vergleich: Ein Küchenofen erreicht höchstens etwa 250 °C, und Dampfaustritte an Vulkanen reichen von der Siedetemperatur bis etwa 400 °C. Lava glüht wegen ihrer hohen Temperatur. Beim Abkühlen wird ihre Oberfläche dunkel, obwohl das Innere noch geschmolzen ist.

Dünnflüssig oder zäh

Für die Form eines Vulkans und die Art seiner Ausbrüche ist die Viskosität des Magmas entscheidend, also seine Zähflüssigkeit. Nach Angaben des BGS fließt dünnflüssige Basaltlava vor dem Abkühlen weit und bildet deshalb breite, flache Hänge. Zähes Magma, etwa der über Subduktionszonen häufige Andesit, fließt nicht weit. Es häuft sich am Schlot an, und eingeschlossenes Gas kann nur schwer entweichen. Der Druck steigt, bis es sich gewaltsam befreit. Deshalb führt zähes Magma eher zu explosiven Ausbrüchen. Stell dir vor, du bläst mit einem Strohhalm erst in Wasser, das sanft blubbert, und dann in dickflüssigen Sirup, in dem die Blasen mit einem Plopp aufplatzen.

Wo entsteht Magma? Vor allem an drei Orten. An mittelozeanischen Rücken steigt heißes Mantelmaterial in die Lücke zwischen auseinanderdriftenden Platten. Über Subduktionszonen erleichtert Wasser aus der absinkenden Platte das Schmelzen des darüberliegenden Mantels. Und an Hotspots wie Hawaii schmilzt laut Hawaiian Volcano Observatory Mantelgestein durch Hitze teilweise auf, beginnend in etwa 200 bis 400 km Tiefe. Der weitere Kurs folgt diesen drei Umgebungen.