Magma am Rande des Zusammenbruchs

News: Magma am Rande des Zusammenbruchs

Eben noch fließt blasenhaltige Lava ruhig und gemächlich aus einer Vulkanspalte. Plötzlich jedoch spuckt der Vulkan Gesteinsbrocken und giftige Gase, und ein rasender pyroklastischer Strom reißt alles in seiner Bahn ins Verderben. Den kritischen Moment bestimmt ein Prozeß namens Fragmentation, aber bisher wußten Wissenschaftler nicht, wann und unter welchen Bedingungen dieser Umschlag eintritt. Nun stellen Forscher eine Gleichung vor, mit der sie den Punkt offenbar berechnen können. Die grundlegende Idee stammt aus den Materialwissenschaften.

Während der Fragmentation platzen gleichzeitig sehr viele Blasen in dem duktilen Magma und setzen so das darin enthaltene Gas frei, erklärt Youxue Zhang von der University of Michigan in Ann Arbor. Diese Auflösung der Blasen kann als eine Art Sprödbruch betrachtet werden, ähnlich dem, was passiert, wenn Glas zerbricht. Materialwissenschaftlern zufolge treten Sprödbrüche dann auf, wenn der Druck auf ein Material seine Zugfestigkeit übersteigt.

Genau das passiert auch im Magma, meint Zhang. Wenn die Blasen größer werden, erhöht sich auch der Druck. Sobald der Druck an der Innenwand der Blase stärker ist als der Gegendruck des Magmas, kommt es zur Fragmentation.

Mit der Zusammensetzung des Magmas, dem Ausgangsgehalt an Wasser, der Temperatur und bestimmten Vorgängen beim Blasenwachstum in Magma können Zhang und seine Mitarbeiter die Wahrscheinlichkeit für die Fragmentation einer Probe berechnen (Nature vom 9. Dezember 1999). Mit solchen Berechnungen hofft Zhang, in Zukunft Tragödien wie die von 1991 am Mt. Unzen in Japan zu verhindern, bei der ein pyroklastischer Strom 41 Menschen tötete, darunter auch drei bekannte Vulkanforscher.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 8.12.1998
"'Heiße Tips' aus dem Orbit"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 4.11.1998
"'Heiße Tips' aus dem Orbit"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)

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