Zwei „Gesichter“ von Unterwasservulkanen: großartig und doch unbarmherzig

In Island herrschte in letzter Zeit große Turbulenzen. Seit Ende Oktober 2023 wurden auf der Halbinsel Reykjanes an der Südwestspitze Islands etwa 24.000 kleine Erdbeben registriert. Experten gehen aufgrund der Ausmaße des unterirdischen Magma-Einbruchs und der Bewegungsgeschwindigkeit davon aus, dass hier eine „hohe Wahrscheinlichkeit“ eines Vulkanausbruchs besteht. Tatsächlich kam es seit 2021 zu drei Vulkanausbrüchen auf der Halbinsel Reykjanes. Der Ausbruch eines Unterwasservulkans schuf das wunderschöne Island, doch nun bedroht er Islands Sicherheit. Wie schneiden Unterwasservulkane im Vergleich zu terrestrischen Vulkanen ab? Wie schwerwiegend ist der Schaden?

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Warum kann Meerwasser Vulkane nicht löschen?

71 % der Erdoberfläche sind von riesigen Ozeanen bedeckt. Würde man das gesamte Wasser des Ozeans ablassen, sähe die Landschaft ebenso spektakulär aus wie die des Festlandes, mit welligen Bergen und sich kreuzenden Tälern. Unter ihnen sind die verstreuten Unterwasservulkane am zahlreichsten.

Die Lage der Vulkane ist weder zufällig noch gleichmäßig verteilt. Stattdessen konzentrieren sie sich entlang der Plattengrenzen. Wenn eine Platte mit einer anderen kollidiert, wird die dichtere Platte nach unten gedrückt, was Vulkanausbrüche verursacht. Es gibt auch einige Unterwasservulkane, die aus den Mittelozeanischen Rücken ausbrechen. Dies ist wie die Naht auf einem Baseball. Es handelt sich um die diskrete Grenze der Platten und die Geburtsstätte neuer ozeanischer Kruste. Island beispielsweise ist ein oberflächlicher Ausläufer des Mittelatlantischen Rückens. Die dortige aktive Vulkanaktivität zeigt, dass sich der Atlantische Ozean immer noch ausdehnt.

Schematische Darstellung eines unterseeischen Vulkanausbruchs: 1. Wasserdampfwolke 2. Meerwasser 3. Schichten 4. Lavastrom 5. Magmakanal 6. Magmakammer 7. Deich 8. Kissenlava (Wikimedia Commons)

Darüber hinaus kommt es bei einigen Unterwasservulkanen zu Überläufen an „Hotspots“ innerhalb der ozeanischen Platten. Die Ursache hierfür ist eine lokale Wärmequelle tief in der Erde. Wenn sich die Platten langsam wie ein Förderband über den „Hotspot“ bewegen, entsteht eine Reihe von Vulkanen. Im Pazifischen Ozean beispielsweise gibt es eine Reihe von Vulkanen, die dicht an dicht von der Insel Hawaii im Nordwesten angeordnet sind.

Er bricht seit 85 Millionen Jahren aus und hat bis heute angehalten, eine etwa 6.000 Kilometer lange Inselkette zu bilden. (Quelle: Wikipedia)

Die meisten Unterwasservulkane sind erloschen, nur etwa hundert sind noch aktiv. Was seltsam ist, ist, warum Meerwasser Unterwasservulkane nicht löschen kann? Der Grund dafür liegt darin, dass der Unterwasservulkan keine lodernden Flammen ausspuckt, sondern heiße, flüssige Lava mit hoher Temperatur. Das kalte Meerwasser kann die Lava nur abkühlen, den mächtigen Vulkan jedoch nicht löschen.

Geologen haben herausgefunden, dass sich Unterwasservulkane aufgrund des Einflusses von Meerwasser stark von Landvulkanen unterscheiden. Der offensichtlichste Unterschied besteht darin, dass sich Unterwasservulkane in einer Umgebung mit hohem Druck und niedrigen Temperaturen befinden, während Tiefseevulkane aufgrund des starken Drucks des darüber liegenden Wassers im Allgemeinen keine Vulkanasche produzieren. Darüber hinaus kühlt die Lava unterseeischer Vulkane viel schneller ab als die von Landvulkanen. Sobald die Lava mit Meerwasser in Berührung kommt, kondensiert ihre Oberfläche schnell und es bildet sich eine feste Hülle, die die Lava im Inneren umhüllt und eine unregelmäßige ovale Form mit einem Durchmesser von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern bildet. Es sieht aus wie ein Kissen und wird deshalb Kissenlava genannt.

Kissenlava, die von hawaiianischen Unterwasservulkanen produziert wird (Quelle: Wikipedia)

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Gottes Werk : Wunder, geschaffen durch Unterwasservulkane

Unterwasservulkanausbrüche sind eine wichtige Kraft, die das Erscheinungsbild der Erde verändert. Im Ozean sind durch Vulkanausbrüche viele Vulkaninseln entstanden.

Es gibt eine seltsame Insel namens „Deception Island“ auf den Südlichen Shetlandinseln am nordöstlichen Ende der Antarktischen Halbinsel, gegenüber von Südamerika. Wenn wir von oben nach unten schauen, werden wir feststellen, dass die Form von Deception Island tatsächlich sehr seltsam ist. Sein Umriss ist hufeisenförmig. Tatsächlich handelt es sich um eine kreisrunde Insel mit einem Durchmesser von etwa 12 Kilometern. Es ist in der Mitte mit Meerwasser gefüllt und durch eine Lücke im Südosten mit dem Meer verbunden.

Geologen haben herausgefunden, dass Deception Island eigentlich eine Vulkaninsel ist. In der Antike entstand die Insel durch einen starken Vulkanausbruch im Ozean. Später brach der Krater ein und Meerwasser strömte hinein, wodurch er sein heutiges Aussehen erhielt. Bis heute ist der Vulkan Deception Island aktiv. An der Küste der Insel herrscht häufig heißes Wasser und wenn Sie in den schwarzen Felsen und im Sand graben, können Sie auf sprudelnde heiße Quellen stoßen. Deshalb ist dieser Ort zu einem beliebten Touristenziel geworden.

Satellitenbild von Deception Island, aufgenommen von Sentinel-2 (Quelle: Wikipedia)

Im Atlantischen Ozean nordwestlich des afrikanischen Kontinents gibt es eine Gruppe von sieben kleinen Inseln, die Kanarischen Inseln. Wie eine wunderschöne Perlenkette liegen die Kanarischen Inseln von Ost nach West im Atlantischen Ozean aufgereiht. Ursprünglich handelt es sich bei allen um Vulkaninseln. Die Insel El Hierro ist die kleinste und jüngste unter ihnen und entstand vor etwa 1,2 Millionen Jahren. Es ist von Ost nach West etwa 29 Kilometer lang und von Nord nach Süd etwa 16 Kilometer breit, bei einer Fläche von nur 268,71 Quadratkilometern. Aus der Luft betrachtet erscheint es als Dreieck mit drei konkaven Seiten, ähnlich einem unregelmäßigen herzförmigen Muster.

Bis heute sind auf der Insel sehr typische vulkanische Relikte erhalten geblieben. Laut Statistik gibt es auf der Insel mehr als 500 Vulkankegel und über 70 Lavahöhlen und -gänge, sodass man sie als natürliches Labor für die Vulkanforschung bezeichnen kann . Darüber hinaus ist die geologische Struktur hier auch heute noch sehr aktiv und es kommt von Zeit zu Zeit zu Erdbeben und Vulkanausbrüchen.

Die Galapagosinseln im riesigen Pazifischen Ozean vor der Westküste Südamerikas sind ebenfalls berühmte Vulkaninseln. Sie bestehen aus 21 kleinen Inseln und Hunderten von Riffen mit einer Gesamtfläche von etwa 7.880 Quadratkilometern. Die Colón-Inseln liegen in einem vulkanisch aktiven Gebiet, da sie genau an der Verbindungsstelle der kleineren Nazca-Platte und der größeren Südamerikanischen Platte liegen. Die Nazca-Platte driftet nach Osten und taucht mit einer Geschwindigkeit von 6,4 cm pro Jahr unter die Südamerikanische Platte. Daher ist die Krustenaktivität in diesem Gebiet sehr hoch und es kommt häufig zu Vulkanausbrüchen.

Es gibt nicht nur Vulkankrater auf der Insel, sondern auch viele auf dem Meeresboden . Im Jahr 1977 gingen Ozeanographen an Bord des bemannten Tauchboots Alvin, um den über 2.500 Meter tiefen Meeresboden in der Nähe der Galapagosinseln zu erkunden, und entdeckten einige Schlote, aus denen schwarzer Rauch austrat. Die Öffnungen waren sehr heiß und wurden anschaulich als „schwarze Unterwasser-Schornsteine“ bezeichnet. Diese hydrothermalen Flüssigkeiten sind reich an Mineralien, die einigen Organismen als Nahrung dienen und ihnen ermöglichen, unabhängig und ohne Sonnenlicht zu existieren. Dadurch entsteht ein einzigartiges , extremes Ökosystem unter Wasser .

Vulkan La Cumbre auf der Insel Fernandina auf den Galapagosinseln (Quelle: Wikipedia)

Alvin (Quelle: Wikipedia)

Riesige Röhrenwürmer versammeln sich um die Öffnungen im Galapagos Rift Valley (Quelle: Wikipedia)

Darüber hinaus entstanden die Hawaii-Inseln, die Aleuten-Inseln und die südkoreanische Insel Jeju durch unterseeische Vulkanausbrüche. Laut Statistik befinden sich etwa 85 % der aktiven Vulkane der Welt im Pazifischen Ozean. Seine Ostküste und sein westlicher Rand sind die Gebiete mit der intensivsten vulkanischen Aktivität auf der Welt. Daher handelt es sich bei den Inseln hier im Allgemeinen um Vulkaninseln.

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Skrupellos : Die enorme Gefahr von Unterwasservulkanen

Obwohl Unterwasservulkane weit entfernt von menschlichen Siedlungen liegen, können sie ab einer gewissen Größe dennoch eine große Bedrohung darstellen. Dabei können nicht nur große Mengen schädlicher Gase ausgestoßen werden, sondern es kann auch zu Aufwühlungen im Meer und zu einem Tsunami kommen . Vom 14. bis 15. Januar 2022 kam es zu einem heftigen Ausbruch des Unterwasservulkans auf der Insel Hongahaapai im südpazifischen Inselstaat Tonga, der weltweite Aufmerksamkeit und Besorgnis erregte. Der Vulkan Tongahongaha Apai Island war ursprünglich ein Unterwasservulkan. Durch zahlreiche Ausbrüche in den letzten Jahren ist er nach und nach aus dem Wasser aufgetaucht.

Der Ausbruch löste einen gewaltigen Tsunami aus, der fast die gesamte Pazifikküste erfasste. Statistiken zufolge waren 85 Prozent der Bevölkerung Tongas betroffen, rund 600 Gebäude wurden durch den Tsunami zerstört und selbst die über 10.000 Kilometer entfernte Nordküste Chiles wurde von riesigen, über zwei Meter hohen Wellen getroffen, und in einigen städtischen Gebieten kam es zu einem Rückstau des Meerwassers.

Darüber hinaus können unterseeische Vulkanausbrüche auch die ökologische Umwelt schädigen . Zwischen Oktober 2011 und März 2013 brach in der Nähe der Insel El Hierro im Nordwesten des afrikanischen Kontinents ein Unterwasservulkan aus, der große Mengen Hitze und Kohlendioxid freisetzte und das Verschwinden zahlreicher Pflanzen und Tiere in den umliegenden Gewässern verursachte. Vulkanologen führten Untersuchungen mit unbemannten Unterwassersonden durch und stellten fest, dass sich das Meeresökosystem in der Nähe der Insel El Hierro nach vielen Jahren allmählich erholt hat und in den Lavahöhlen wieder zahlreiche Zooplankton- und Phytoplanktonarten sowie Fische, Garnelen, Krabben und Schalentiere aufgetaucht sind.

Eines Tages im Oktober 2021 entdeckte jemand vor Okinawa, Japan, eine große Anzahl treibender Felsen auf dem Meer. Zahlreiche Schiffe saßen im Hafen fest und konnten sich nicht fortbewegen. Was ist los? Nach Untersuchungen stellte sich heraus, dass diese Steine ​​von den über tausend Kilometer entfernten Ogasawara-Inseln stammten. Vor nicht allzu langer Zeit brach ein Unterwasservulkan aus und der ausgeworfene Bimsstein trieb auf der Meeresoberfläche und wurde später mit der Meeresströmung westwärts zur Küste der Präfektur Okinawa getrieben.

Die Oberfläche von Bimsstein ist sehr rau und voller Poren. Seine Dichte ist geringer als die von Meerwasser, sodass es auf dem Wasser schwimmen kann. Wenn Magma aus einem Unterwasservulkan ausbricht, fällt der Druck schnell ab, die Löslichkeit des Gases im Magma nimmt entsprechend ab und das Gas entweicht weiter. Dieser Vorgang ist vergleichbar mit dem Aufsteigen einer großen Anzahl von Blasen beim Öffnen eines kohlensäurehaltigen Getränks. Mit abnehmendem Druck sank jedoch auch die Temperatur der Lava stark, und viele Blasen kondensierten im Gestein, bevor sie entweichen konnten, wodurch porenreicher Bimsstein entstand.

Mit Poren bedeckter Bimsstein (Foto: Ma Zhifei)

Bimsstein ist für die Seeschifffahrt nicht gut geeignet . Bimssteine ​​aller Größen tauchen aus dem Meeresboden auf und erstrecken sich wie schwimmende Inseln. Sie werden „Bimssteinflöße“ genannt und können mehrere zehn Kilometer lang sein. Wenn eine solche Situation eintritt, ist es normalerweise schwierig, sie innerhalb kurzer Zeit zu beseitigen. Dies beeinträchtigt die normale Passage des Hafens und kann sogar zu Schiffsmotorausfällen und Schiffsunfällen führen.

Auch Meeresbiologen sind über das Auftreten von Bimsstein sehr beunruhigt. Sie glauben, dass Bimsstein die direkte Sonneneinstrahlung auf den Meeresboden beeinträchtigt , was dem Planktonwachstum nicht förderlich ist und eine zerstörerische Wirkung auf die marine Nahrungskette hat . Darüber hinaus könnte schwimmender Bimsstein auch zu einer „natürlichen Fähre“ für bestimmte gebietsfremde Arten werden. Beispielsweise können manche Schalentiere auf Bimssteinflößen an Land oder auf Inseln treiben, die sie noch nie zuvor besucht haben, und sich dort zu invasiven Arten entwickeln, die das Überleben anderer Organismen bedrohen.

Autor: Ma Zhifei, ein populärwissenschaftlicher Autor und Mitglied der Beijing Science Writers Association, hat mehr als 10 populärwissenschaftliche Bücher geschrieben, darunter „A Dream of Red Mansions“ und „Glass Earth“. Er hat den Excellent Popular Science Book Award des Ministeriums für natürliche Ressourcen, den Wu Dayou Popular Science Book Award und den Popular Science Works Award „China Gem Literature Award“ der China Natural Resources Writers Association gewonnen.

Gutachter : Dong Hanwen, Assoziierter Forscher, Institut für Geologie, Chinesische Akademie der Geologischen Wissenschaften

Produziert von: Science Popularization China

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