Phreatomagmatische Explosion

Eine phreatomagmatische Explosion auf dem Gipfel des Mount St. Helens im US-Bundesstaat Washington.

Schema einer phreatomagmatischen Eruption

Die phreatomagmatische Explosion (altgriechisch φρέαρ phréar (Genitiv φρέατος phréatos) ‚Brunnen‘) bezeichnet in der Vulkanologie eine vulkanische Explosion, die aus dem direkten Kontakt von heißer Gesteinsschmelze (Magma oder Lava) oder heißen pyroklastischen Dichteströmen mit externen Wässern (Grundwasser, Oberflächenwasser, Meerwasser, hydrothermale Wässer und Wasser von Seen oder mit einem Gletscher) resultiert. Ihr geht häufig eine phreatische Explosion voraus. Sie wird daher auch zusammen mit diesem Explosionstyp (und anderen Phänomenen) unter den Überbegriffen Hydrovulkanismus oder Hydromagmatismus zusammengefasst.

Definition

Die Definitionen des Begriffs phreatomagmatische Explosion sind in der Literatur nicht einheitlich. Ursprünglich bezeichnet der Begriff eine vulkanische Explosion, wenn Magma in Kontakt mit Grundwasser (= phreatisches Wasser), also mit Süßwasser kommt. Kontakt mit Meerwasser oder Oberflächenwasser war in dieser Definition ursprünglich nicht mit einbezogen. Allerdings ließ sich diese enge Auffassung des Begriffs nicht aufrechterhalten. Heute wird neutral von externem Wasser gesprochen, das in direkten Kontakt zu Magma kommt und Wasserdampfexplosionen auslöst.

In der älteren Literatur wird unter phreatomagmatische Explosion oft auch die Abfolge von der phreatischen Explosion zur phreatomagmatischen und evtl. sogar bis zur magmatischen Explosion verstanden. Wiederum andere Autoren bezeichnen diesen Typus von vulkanischer Explosion als Hydromagmatische Explosion^[1] oder benutzen den Übergriff Hydrovulkanische Explosion^[2], der phreatische und phreatomagmatische Explosionen mit einschließt.

Entstehung

Eine phreatomagmatische Explosion kann stattfinden, wenn externes Wasser, also nicht zusammen mit Magma oder Lava gefördertes juveniles Wasser, in direkten Kontakt mit Magma, Lava oder heißen pyroklastischen Dichteströmen gerät. Dies passiert wenn:

• Grundwasser (Porenwasser) in direkten Kontakt mit aufsteigendem Magma kommt
• aufsteigendes Magma in wassergefüllte Gesteinshohlräume eindringt
• Wasser von (Krater-)Seen durch Brüche in direkten Kontakt mit dem Magma kommen
• pyroklastische Dichteströme in Flüsse, Seen oder ins Meer fließen
• Lava in Meerestiefen oberhalb 200 m ausfließt
• Meerwasser durch Brüche in Kontakt mit Magma kommt
• Oberflächenwasser nach heftigen Niederschlägen in den Krater läuft und in Lockermaterial einsickert

Phreatomagmatische Explosion des Ukinrek Maar, Alaska

Der schlagartig entstehende Wasserdampf mit ungefähr dem 1000-fachen Wasservolumen^[3] zertrümmert das umgebende Gestein und sprengt einen Krater in den Gesteinsuntergrund. Das ausgeworfene Nebengestein wird rings um den Krater als Wall abgelagert. Durch den direkten Kontakt von Magma mit externem Wasser werden die Pyroklasten sehr stark fragmentiert; die Pyroklasten sind jedoch wenig blasig. Phreatomagmatische Explosionen können von ausschließlich magmatischen Explosionen gefolgt werden. Relativ selten wird bei diesem Explosionstyp später auch Lava gefördert. In der Regel enden die phreatomagmatischen Explosionen, wenn der Zustrom von externem Wasser versiegt und/oder der Nachschub von Magma zum Erliegen kommt.

Entstehung von Surges

Phreatomagmatische Ausbrüche können zudem energiereiche Surges (von englisch surges oder base surges, auch als Druckwelle übersetzt) erzeugen, die aus einem Gemisch von Gasen, Wasserdampf, (Alt-)Gesteinspartikeln und Asche bestehen. Der Begriff "Druckwelle" für dieses Phänomen ist nicht zutreffend; deshalb hat sich der Fachbegriff Surge eingebürgert. Surges können sich ähnlich den pyroklastischen Strömen mit hoher Geschwindigkeit und hoher Zerstörungskraft dicht über dem Boden ausbreiten. Sie haben im Verhältnis zu pyroklastischen Strömen eine geringe Dichte zwischen > 0,1 bis etwa 1 %). Sind mehr als 75 % der Partikel Pyroklasten, werden diese auch als pyroklastische Surges bezeichnet. Im Gegensatz zu den heißen und trockenen "Glutwolken", sind die Surges phreatomagmatischer Explosionen häufig durch hohen Wasserdampfgehalt "nass" und relativ kühl (um 100 °C).

Maare und deren Entstehung

Phreatomagmatische Explosionen sind für die Entstehung zahlreicher Maare verantwortlich. Man kann sogar sagen, dass dieser Eruptionstyp der typische Bildungsmechanismus für Maare ist. Eher selten setzt sich die Abfolge auch zu rein magmatischen Ausbrüchen fort. Lavaergüsse kommen sehr selten vor. Allerdings werden die phreatomagmatischen Ausbrüche häufig von phreatischen Ausbrüchen eingeleitet. Manche Autoren bezeichnen daher diese Abfolge aus phreatischen zu phreatomagmatischen Ausbrüchen als phreatomagmatische Ausbrüche bzw. unterscheiden nicht zwischen diesen beiden Explosionstypen.

Siehe auch

• Physikalische Explosion

Literatur

• Meghan Morrissey, Bernd Zimanowski, Kenneth Wohletz und Ralf Buettner: Phreatomagmatic Fragmentation. In: Haraldur Sigurdsson (Hrsg.): Encyclopedia of Volcanoes. S.431-445, Academic Press, San Diego u.a.Orte, 2000 ISBN 0-12-643140-X
• Elisabeth A. Parfitt und Lionel Wilson: Fundamentals of Physical Volcanology. 230 S., Malden, MA, Oxford & Carlton, Victoria, Australien, Blackwell Publishing, 2008. ISBN 978-0-63205443-5
• Hans Pichler und Thomas Pichler: Vulkangebiete der Erde. 261 S., Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2007 ISBN 978-3-8274-1475-5
• Hans-Ulrich Schmincke: Volcanism. 324 S., Springer Verlag 2004 ISBN 3-540-43650-2
• Gerd Simper: Vulkanismus verstehen und erleben. 452 S., Feuerland Verlag, Stuttgart 2005 ISBN 3-00-015117-6.

Weblinks

• Photo: Eyjafjallajökull April 2010, Institute of Earth Sciences, Univ. of Iceland

Einzelnachweise

1. ↑ z.B. Parfitt und Wilson (2007)
2. ↑ Schmincke (2004)
3. ↑ In der Literatur finden sich divergierende Werte über die Ausdehnung des Volumens von Wasser zu Wasserdampf; bis 1000fach bei Simper, aber 3000fach bei Parfitt und Wilson