Vulkanismus

Am Morgen des 27. August 1883 flog die Insel Krakatau in der Sundastraße mit einer auf 200 Megatonnen TNT geschätzten Wucht auseinander — das lauteste Naturgeräusch der überlieferten Geschichte. Noch in 4.800 Kilometern Entfernung war der Knall zu hören, und die Druckwellen umrundeten die Erde siebenmal, bevor sie verebbten. Rund 36.000 Menschen kamen um, die meisten in pyroklastischen Strömen und in den Tsunamis, die entstanden, als der Vulkan teilweise ins Meer brach. Die Sulfataerosole, die der Ausbruch in die Stratosphäre trug, drückten die globale Mitteltemperatur im Jahr darauf um etwa 1,2 °C. Achtundsechzig Jahre zuvor war der Tambora im April 1815 noch heftiger ausgebrochen — VEI 7 —, und 1816 wurde auf der Nordhalbkugel zum Jahr ohne Sommer: Die Ernten fielen aus, in Europa kam es zu Hungerunruhen, und Mary Shelley schrieb Frankenstein in einer verdunkelten Villa am Genfersee, in einem Juni, der ein gewöhnlicher hätte sein sollen.

Im Vulkanismus tritt die innere Wärmemaschine der Erde an die Oberfläche: Urwärme und radiogene Wärme aus dem Zerfall von Uran, Thorium und Kalium im Mantel treiben die Mantelkonvektion an, und diese treibt die brief 189 Plattentektonik an. Magma entsteht an drei Schauplätzen. An divergenten Grenzen — den mittelozeanischen Rücken, dem Ostafrikanischen Graben — weichen die Platten auseinander, Mantelmaterial steigt nach, und die Druckentlastung lässt es zu basaltischem Magma schmelzen; volumenmäßig geschieht hier der meiste Vulkanismus, größtenteils unter Wasser. An konvergenten Grenzen, den Subduktionszonen, gibt die abtauchende Platte Wasser ab, das die Schmelztemperatur im Mantelkeil herabsetzt; so entstehen die andesitischen und rhyolithischen Magmen, aus denen der Pazifische Feuerring aufgebaut ist — Vesuv (Pompeji 79 n. Chr.), Krakatau 1883, Pinatubo 1991. Und Hotspot-Plumes, schmale Aufströme, stoßen durch die Platten hindurch und hinterlassen, während die Platte darüber weiterwandert, ganze Inselketten: Hawaii, Yellowstone, Island. Wie ein Ausbruch abläuft, entscheidet die Chemie des Magmas. Kieselsäurearme, dünnflüssige Basaltschmelzen fließen effusiv als Lavaströme aus; kieselsäurereiche, zähe und gasreiche andesitische und rhyolithische Schmelzen halten das Gas unter Druck fest und entladen sich explosiv. Der Vulkanexplosivitätsindex stuft Eruptionen logarithmisch ein: Mount St. Helens 1980 war VEI 5, Krakatau 1883 und Pinatubo 1991 waren VEI 6, Tambora 1815 war VEI 7. Supervulkanausbrüche mit VEI 8 — Toba vor rund 74.000 Jahren, Yellowstone, Taupo — werfen Tausende Kubikkilometer aus und kühlen das Weltklima über mehrere Jahre hinweg ab. Magmatische Großprovinzen wie der Sibirische Trapp (vor ~252 Mio. Jahren) und der Dekkan-Trapp (vor ~66 Mio. Jahren) sind Flutbasaltprovinzen; über die Klimastörungen, die sie auslösen, hängen sie eng mit den Massenaussterben zusammen.