Geschichte der Geowissenschaften: Allgemeine Geologie

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8. Vulkanische Erscheinungen
8.1. Definitionen, Einführung
8.2. Vulkanausbrüche
8.3. Gas-Auswurf, Fluide
8.4. Atmos. Erscheinungen
8.5. Aschen-Auswurf
8.6. Morphologie der Ringwälle
8.7. Lava-Ergüsse
8.8. Abkühlung der Lava
8.9. Viskosität der Lava
8.10. Dynamik der Lavaströme
8.11. Schlammströme
8.12. Submarine Ausbrüche
8.13. Explosionskrater
8.14 Explosions-Krater, Caldera
9. Ursachen der Erscheinungen

Fritsch (1888):
Geologie

Foto/Scan - Digital bearbeitet: (W. Griem, 2019); Fritsch, K. (1888) - Abbildung 101, Seite 391; Original-Größe 7 X 9 cm.
Titel: La Caldera de Bandama, Explosionskrater auf der Insel Canaria.

Fritsch, K. (1888): Allgemeine Geologie. - 500 Seiten 102 Abbildungen, Verlag J. Engelhorn Stuttgart.
[Sammlung W..Griem]

Die Abbildungen wurden mit einem HP Scanjet G3110 mit 600dpi eingescannt, danach mit Corel Draw - Photo Paint (v. 19) digital bearbeitet. Speziell Filter der Grau­stufen­verbesserung, Elimination von Flecken sowie Ver­besserung der Schärfe wurden bei der Bild­bearbeitung angewandt (W. Griem 2020).

Die Texte wurden mit einer Pentax Kr-3 II digi­talisiert und später mit ABBYY (v.14) verarbeitet und zur OCR vorbereitet. Fraktur­schriften wurden mit ABBYY Fine Reader Online in ASCII um­gewandelt; "normale" Schrift­arten mit ABBYY Fine Reader Version 14.
Die Texte wurden den heutigen Recht­schreib­regeln teilweise angepasst, es wurden erläuternde und orien­tierende Zeilen eingefügt (W. Griem, 2020).

Informationen

Karl von Fritsch (1888): Die Caldera von Bandama, ein Explosionskrater auf den Kanarischen Inseln.
Der Text von Fritsch versucht die Ursachen und Bedingungen der Vulkanischen Tätigkeiten zu erhellen. Interessant ist, dass Differenzierungs-Erscheinungen erkannt werden. Auch der geographische Zusammenhang, die Lage der Vulkane ist ein wichtiges Thema: Oft in Meeres-Nähe aber oftmals in einem gewissen Abstand.
Auch über die Mechanik der Magmen-Bewegungen  zur Erdoberfläche hin werden Möglichkeiten diskutiert, so die geringere Dichte des flüssigen Magmas in Bezug auf das Nebengesteins.

Original Text Fritsch (1888); p. 396
[Vorheriger Text von Fritsch]

9. Ursachen der vulkanischen Erscheinungen.

Der Grund der vulkanischen Erscheinungen ist noch nicht durchaus sichergestellt. Wir finden die Ansichten, welche über diesen Gegenstand aufgestellt sind, besonders nach zwei Richtungen hin auseinandergehend. Von der einen Seite will man das gesamte Erdinnere als heiß-flüssig annehmen und von diesem heiß-flüssigen Erdinnern die Eruption der Vulkane ableiten, eine Ableitung, die nun im einzelnen wieder von den verschiedenen Autoren verschieden vorgenommen wird. Auf der anderen Seite gehen die Erklärungen von Annahmen aus, welche das unbekannte Innere der Erde ganz unberücksichtigt lassen und in den äußeren oder sogenannten Rindenteilen des Planeten die Ursache der vulkanischen Erscheinungen suchen. Es sind namentlich die Fragen hier zu erörtern,

1) woher die Heiß-Flüssigkeit der Massen herrührt und
2) welche Kraft den Auftrieb des vulkanischen Materials bedingt.


9.1. Entstehung der Magmen:
1) Was die Heiß-Flüssigkeit anlangt, so scheint es vielen am einfachsten, diese von der ursprünglichen Natur unseres Planeten abzuleiten, ein Zentralfeuer (Pyriphlegethon oder Pyrosphäre) anzunehmen und die ergossenen Laven als Teile dieses Erdinnern zu betrachten. Diese Meinung, der eine längere Zeit hindurch fast sämtliche Geologen gehuldigt, steht doch mit vielen Tatsachen nicht wohl im Einklänge. Wir sehen schon innerhalb eines einzigen Ergusses die Massen sich sondern, nach dem spezifischen Gewichte anordnen und bei dem Erguss gewöhnlich Trennungen von einzelnen Teilen auftreten, sogenannte Schlieren Bildungen und Differenzierungen. Wäre das heißflüssige Erdinnere ein großes Ganzes, also ein gleichförmiges, bewegliches Magma, so würden wir im allgemeinen eine solche Sonderung nach spezifischen Gewichten als eine wenigstens zeitweilig gleichmäßige anzunehmen haben, und wir müssten erwarten, dass zu einer bestimmten Zeit der Erdbildung eine einzige Art von Gestein, der dann obersten Lavaart entsprechend, an die Erdoberfläche dränge. Wir müssten auch schließen, dass im großen und ganzen im Laufe der geologischen Zeiträume die neueren Ergüsse vorwiegend aus viel schwererem Gesteine bestehen würden, als die älteren. Indes ist eine derartige Regelmäßigkeit zwar von sehr vielen Seiten behauptet, aber doch noch nirgends bestimmt erwiesen worden, und wir haben eine Menge von Beispielen, welche das Gegenteil als die Regel ergeben. Wie in der Gegenwart die gleichzeitigen Ergüsse, die im Laufe von 2—3 Jahren auf dem ganzen Erdball stattfinden, durchaus nicht gleichartiges Gestein liefern, so sind sogar die Gesteinsmassen, welche auf engem Gebiete dem Erdinnern gleichzeitig entströmen, sehr verschieden voneinander und diese Verschiedenheit geht über die der bloßen Schlierenbildung weit hinaus, besonders in denjenigen Fällen, in welchen die an einer und derselben Stelle auftretenden Laven einen in sich gleichbleibenden Charakter bewahren. Erinnern wir uns, dass in den Jahren 1865—1867 auf dem engbegrenzten Gebiete des Mittelmeeres viererlei Lava floss, jede von der andern wesentlich abweichend, jede aber im allgemeinen dem Charakter der letzten Ausbrüche desselben vulkanischen Gebietes entsprechend, nämlich die Ätna-Lava von 1865, die Santorinlava von 1866, die Vesuvlava vom März 1866 und von 1867—68 und gleichzeitig mit allen diesen die fortdauernden, kleineren Ergüsse des Stromboli.

Auf der anderen Seite kennen wir auch Beispiele genug, dass die hintereinander erfolgenden Ausbrüche eines und desselben vulkanischen Gebietes verschiedenartiges Material geliefert haben, wobei sogar noch viel größere Unterschiede, als die der Laven von Tenerife aus den Jahren 1705 und 1706, zur Geltung kommen, Untersucht man in vielen vulkanischen Distrikten die älteren Laven, so findet man für gleichzeitige Ergüsse, die vielleicht nur um Tage oder Monate im Alter voneinander abweichen, oder wenigstens nur durch einen kurzen Zwischenraum von Jahren getrennt sind, häufig sehr verschiedenes Material.

Ein weiterer Punkt, der hier in Betracht kommt, ist die auffallende Gleichheit von Laven verschiedenen Alters und verschiedener Gegenden. Ununterscheidbar voneinander sind z. B. Laven unbekannten Alters von Menado auf Celebes gegenüber Santorinlaven von 1866; ununterscheidbar gewisse Phonolithstücke aus dem Hegau, von der kanarischen Insel Canaria und von der Kapverden-Insel Sao Vicente. Betrachten wir die Gesteinsmassen altvulkanischer Entstehung noch mit hinzu, so werden sich zahlreiche Fälle ergeben, in welchen die Laven sehr verschiedener geologischer Zeiträume, z. B. der Trias und des Tertiär, örtlich in einzelnen Vorkommnissen einander ganz gleich sind. Wäre nun das heiß-flüssige Erdinnere die wesentliche Urquelle aller Lava, so müsste im Gegenteil das gleichzeitige Material nur mit den Gesteinen desselben Alters genau vergleichbar sein und es könnte kein Vorgang uns erklären, warum der Vesuv in seinen Laven so reich an Leucit ist, während das nahegelegene Stromboli und der Ätna es noch nicht zur Leuciterzeugung gebracht haben.

Weiterhin würde die Ableitung der sämtlichen vulkanischen Gesteine aus dem heiß-flüssigen Erdinnern einer großen Ursache eine verschwindend kleine Wirkung zuschreiben. Selbst die ungeheuren Lavamassen, die von einzelnen Ausbrüchen bekannt sind, stellen im Verhältnis zu dem Erdganzen einen so verschwindend kleinen Bruchteil dar, dass man kaum imstande wäre, zu begreifen, wie die einmal ins Leben getretenen Kräfte der Eruption sich mit einem so winzigen Erfolge begnügt hätten. In der Tat ist der kleinste Tropfen Blut, der aus der Oberfläche des menschlichen Körpers bei einem Nadelstiche hervorquillt, im Verhältnis zum ganzen ungleich grösser als die bedeutendsten Ausbruchsmassen im Verhältnis zum Erdganzen.

Würde das heiß-flüssige Erdinnere die Ergüsse erzeugen, so müsste auch nach allen physikalischen Richtungen hin ganz feststehen, dass es ein solches heiß-flüssiges Erdinnere in der Tat geben kann. Durch Rechnung wurde wiederholt der Nachweis geführt, dass eben sowohl der Erdmagnetismus als gewisse Bewegungen der Erde im Raume, die Nutation insbesondere, dass endlich auch Ebbe und Flut des Meeres in ihrer jetzigen Erscheinungsweise unmöglich wären, wenn nicht das Erdinnere fester wäre als der festeste Stahl, den man künstlich zu erzeugen vermag. Schließlich lässt auch ein rein geologischer Grund uns auf die Abwesenheit jener an-genommenen Ursache des vulkanischen Magma schließen, nämlich der Umstand, dass die Ausbrüche in früheren geologischen Zeiträumen in ihren Massen kaum so bedeutend waren als die Ergussmaterialien späterer Zeiträume und unserer Gegenwart. Man kennt noch nirgends eine über volle drei geographische Quadratmeilen ausgedehnte vulkanische Masse älterer Zeiten, der Größe entsprechend, welche das im vorigen Jahrhundert entstandene Lavafeld der kanarischen Insel Lanzarote besitzt. Noch ungleich grösser sind aber die Lavamassen des Skaptar Jökul - Ausbruches von 1783 und anscheinend mehrere der im letzten Jahrzehnt auf den Sandwichsinseln hervorgequollenen Ströme. In der Annahme eines heiß-flüssigen Erdinnern würde man doch zu denken haben, dass in früheren Zeiträumen, ehe die Erdrinde durch Erkaltung eine solche Dicke, wie jetzt, angenommen hatte, die Eruptionen leichter stattfinden konnten und also auch in größerem Masse sich ereigneten. Die Wahrscheinlichkeit spricht dafür, dass in der Tat die Quantitäten der Ergüsse und der Massen, die ein Erguss liefert, zwar im Allgemeinen wechselnd sind, dass aber zu allen Zeiten neben einzelnen sehr großen Ausbrüchen viele von geringen Dimensionen eintreten. Die Diabas- porphyrite und andere Gesteine, welche im mitteldeutschen Rotliegenden eingelagerte Lavaströme darstellen, sind manchmal nur wenige Meter dick und auf die Breite von einigen hundert Metern allerhöchstens gestreckt, wie kleinere Lavaströme unserer Tage.

Folgt aus alledem die Unwahrscheinlichkeit der Herkunft der Laven von einem heiß-flüssigen Erdkerne selbst, so müssen wir zu der Annahme gelangen, dass im Innern der Erde erst heiß flüssige Massen sich bilden, die, wenn sie an einer bestimmten Stelle entstanden sind, eine Reihe von Ausbrüchen hervorrufen, und deren Verschwinden schließlich das örtliche Erlöschen der vulkanischen Tätigkeit veranlasst. Für die örtliche Ursache der Bildung von heiß-flüssiger Lava lässt sich nun weiter geltend machen, dass die Eruptionen nicht nur auf bestimmte Zeiten beschränkt sind, sondern dass sie auch im Zusammenhänge stehen mit größeren gebirgsbildenden Wirkungen, dass die Stellung der Vulkane nicht eine absolut regellose ist, sondern mit abhängig erscheint von dem geognostischen Bau des Untergrundes bezüglich seiner Umgebung. Man führt häufig die Beobachtung an, dass die meisten Vulkane in der Nähe des Meeres liegen, was in der Hauptsache sich bewahrheitet, wiewohl es schon für die südamerikanischen Vulkane der Kordilleren eine gewisse Täuschung ist, wenn man von Meeresnähe redet, während es sich um Entfernungen von vielen Kilometern von der Küste handelt. Als Ausnahmen betrachtet man die im Innern von Ländern fern von den Meeren vorhandenen Vulkane, welche noch in der Gegenwart ihre Tätigkeit geäußert haben. Indessen scheinen solche sogenannten Ausnahmen auch in der geologischen Vorzeit nicht ganz zu den Seltenheiten zu gehören, denn in der Tertiärzeit z. B. sind eine Anzahl von Vulkanen tätig gewesen in Gegenden, die gleichfalls von dem damaligen Meere viele hundert Kilometer ablagen, wenn wir berechtigt sind, aus den bisherigen Beobachtungen für irgend eine Zeit des Tertiär die ungefähre Grenze der Meere abzuleiten. Dass eine größere Anzahl von Vulkanen teils Inseln sind, teils auch der Küste nahe auf großen Inseln oder Festländern vorkommen, scheint im wesentlichen sich dadurch zu erklären, dass viele der Küsten neuen Ursprungs selbst sind und durch eine Senkung in verhältnismäßig junger Zeit in ihre jetzige Lage gebracht sind. Dabei ist allerdings nicht zu verkennen, dass sehr zahlreiche Vulkane die Spuren fortdauernder Hebung zeigen, ältere Schichten mit Meeresmuscheln etc. an ihren Flanken tragen. Wie weit diese Hebungserscheinungen damit Zusammenhängen, dass die Gesamtmasse der Erdrinde, durch welche hindurch zahlreiche Eruptionen stattfinden, stark erwärmt und dadurch ausgedehnt wird, entzieht sich noch der bestimmten Berechnung. Die Ursachen, welche örtlich eine große Erwärmung hervorrufen können: „Druck bezüglich Zerquetschung von Gesteinen, chemische Veränderungen und insbesondere die Summierung von zahlreichen, zu verschiedenen Zeiten wirksamen, Wärme erzeugenden Ursachen“, diese Verhältnisse können uns sehr gut erklären, dass irgendwo im Innern der Erde in der Entfernung von 20—40 km von der äußeren Fläche eine solche Wärme sich entwickelt, dass die Gesteinsmaterialien in einen eigentümlichen Zustand geraten, den nämlich, dass sie zwar fest bleiben, aber bei irgend einer eintretenden Verminderung des Druckes in flüssige Form übergehen. Eine Hauptursache der Druckverminderung würde die Spaltenbildung sein. Reißt also eine Spalte oder ein System von solchen bis zu jenen Stellen hinauf, so geraten die darunter befindlichen Massen infolge des nachlassenden Druckes in flüssigen Zustand, und hiervon nun sind, wie es scheint, die Ausbrüche abhängig.


9.2. Auftrieb der Vulkanischen Massen:
Wir kommen nun an die zweite Hauptfrage, welche Kraft den Auftrieb des vulkanischen Materials bedingt. Ein Hauptgrund dieses Auftriebes ist jedenfalls darin zu suchen, dass aus der Lavamasse heraus sich die Dämpfe entwickeln. Das Auf kochen der Lava ist mit sehr bedeutender räumlicher Ausdehnung verknüpft und vermag jedenfalls durch die immer im Verhältnis zum Lavaraum oder Lavaherde engen Spalten einen erheblichen Teil des Gesteins emporzuführen. Wie groß dieser in der Lava selbst gelegene Auftrieb ist, ergibt sich aus den Beobachtungen, welche wir hier und da selbst bei Lötrohrproben anzustellen vermögen. Gewisse Pechsteine schwellen, wenn wir sie im Glasrohr zur Gluthitze treiben, derart an, dass die Glasröhre selbst in ihrer Form umgestaltet und, wenn sie noch nicht warm genug ist, zersprengt wird. Zahlreiche Silikate, die im festen Zustand gebundenen Wasserstoff enthalten, dehnen sich in der Rotglut und Schmelzhitze in sehr beträchtlichem Grade aus. Die Zeolithe haben davon ihren Namen, aber selbst der Epidot, welcher nur sehr wenig Wasser beim Erhitzen abgibt (kaum über 2 1/2 % in den wasserreichsten Varietäten), schwillt beim Glühen blumenkohlartig an, und ähnlich verhält sich eine sehr große Anzahl von Stoffen. Neben dem Aufkochen der Lava kann vielleicht noch wirken der Druck untersinkender Teile der äußeren Erdrinde, oder der Druck, welchen die gesamte Erdrinde  auf die Lavamassen bei der Wärmeabgabe nach außen ausübt. Fernerhin ist daran zu denken, dass manche Substanzen beim Kristallisieren sehr bedeutend an Raum zunehmen, und dass die Lava selbst, die schon im Innern der Erde in solchem Kristallisationsprozesse sich befindet, dadurch erheblich ausgedehnt werden muss. Man hat auch einen Grund des Auftriebs der Lava in dem Druck von Dämpfen gesucht, welche oberhalb der Laven in gewissen unterirdischen Höhlungen erzeugt sein sollen; und namentlich eine ältere Reihe von Hypothesen, welche allen Dampfgehalt der Laven und alle gasförmigen Produkte der Ausbrüche abzuleiten suchten von hinzutretendem Meer- oder Binnenseewasser, hat diesen Gasdruck für die Erklärung der Ausbrüche zu Hilfe gerufen. Es ist indes diese Hypothese keineswegs nötig, und die Annahme von mit Dämpfen gefüllten Hohlräumen im Innern der Erde hat sehr viel gegen sich. Schließlich müssen wir einen Umstand hier betonen, dass nämlich nach den bisherigen Erfahrungen gewisse Perioden der Erdgeschichte, z. B. das Mitteldevon, das obere Karbon und das Rotliegende, das Oligozän und die Miozän-Zeit durch besonders zahlreiche, mannigfaltige und räumlich verbreitete vulkanische Erscheinungen ausgezeichnet sind und gleichzeitig als Zeiträume betrachtet werden dürfen, während welcher die Gebirgsbildungen durch Faltung der Erdrinde und durch Verschiebungen der Massen längs großer Verwerfungsspalten besonders zahlreich gewesen sind. Diese zeitliche Korrelation ist jedenfalls für die Deutung der Erscheinungen von großer Bedeutung.
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[Ende des Kapitels - p.403]