Zusammensetzung vulkanischer Gase

Die Chemie des Vulkans bestimmt seine Gefahr. Das Ausbruchverhalten von Vulkanen wird ganz wesentlich von der Zusammensetzung des Magmas und der darin enthaltenen Gase bestimmt.

Das häufigste vulkanische Gas ist Wasserdampf oder H2O. Hinzu kommen Kohlendioxid (CO2), Schwefeldioxid (SO2) und untergeordnet auch Kohlenmonoxid (CO), Salzsäure (HCl), Wasserstoff (H2) und Schwefelwasserstoff (H2S), wobei die anteilige Zusammensetzung der Gase variieren kann (siehe dazu obige Abbildung). Die Auswirkungen, die vulkanische Gase auf die Umwelt haben, sind sehr verschieden. Schwefelwasserstoff ist beispielsweise giftig und kann zu gesundheitlichen Schäden für den Menschen in unmittelbarer Nähe des Vulkans führen.

Durch das Austreten von vulkanischen Gasen wird aber auch die Zusammensetzung der Atmosphäre verändert, insbesondere wenn die Gase in höhere Schichten gelangen. In der oberen Atmosphäre, der Stratosphäre bewirkt beispielsweise Schwefeldioxid, das dort mit Wasser Aerosole aus Schwefelsäure bildet, eine Aufheizung der Luftschicht. Die Sonnenstrahlung wird allerdings auch reflektiert, sodass weniger Strahlung an der Erdoberfläche ankommt wodurch sich die Temperatur abkühlt.

Die Zusammensetzung der vulkanischen Gase hängt von der chemisch-mineralogischen Zusammensetzung des Magmas ab. So fördert ein hoher Kieselsäuregehalt (SiO2) maßgeblich die Explosivität eines Vulkans, während kieselsäurearme und damit gleichzeitig eher heiße und dünnflüssige Laven zumeist weniger gefährlich freigesetzt werden. Ein hoher Kieselsäuregehalt macht das Magma zähflüssig. Dadurch kann der Wasserdampf als wichtigstes vulkanisches Gas beim Aufstieg des Magmas nicht entweichen, sodass der Innendruck der Gase im geschmolzenen Gestein ansteigt. Als Folge wird das Gesteinsmaterial bei der Eruption buchstäblich pulverisiert und es können weit über 10 km hohe partikelreiche Aschesäulen entstehen.

Insbesondere entlang der Subduktionszonen, wo ozeanische unter kontinentale Kruste abtaucht, sind Vulkanausbrüche oftmals hoch explosiv. Beispiele hierfür sind in den Anden entlang der südamerikanischen Pazifikküste oder aber auch in Indonesien und Japan zu finden. Weitere Informationen dazu finden sich im ESKP-Artikel "Gefährlicher Wasserdampf: phreatische Eruptionen".

Text: Dr. Ute Münch "Wissensplattform "Erde und Umwelt" (ESKP), fachliche Durchsicht Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ).

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