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Wie entsteht ein Vulkan? Aufbau, Arten und Ausbruch erklärt

Wie entsteht ein Vulkan? Magma, Aufbau mit Beschriftung, Vulkantypen und die Eifel einfach erklärt. Mit Experiment, 15 Aufgaben und Arbeitsblatt als PDF.

Lerntwin-Redaktion
25 Min.
Wie entsteht ein Vulkan? Aufbau, Arten und Ausbruch erklärtKI-generiert

Im Fernsehen siehst du einen Berg, aus dem glühende Lava fließt. Woher kommt sie? Tief unter deinen Füßen ist es sehr heiß. An manchen Stellen schmilzt dort Gestein. Dieses geschmolzene Gestein heißt Magma. Es steigt langsam nach oben. Findet es einen Weg durch die Erdkruste, die feste äußere Schale der Erde, entsteht ein Vulkan. Hier lernst du Schritt für Schritt, wie ein Vulkan entsteht, wie er aufgebaut ist und warum er ausbricht. Du lernst die wichtigsten Vulkantypen kennen und erfährst, welche Vulkane es in Deutschland gibt. Dazu kommen ein sicheres Experiment, 15 Aufgaben mit Lösungen und ein Arbeitsblatt als PDF.

Was ist ein Vulkan? Einfach erklärt

Ein Vulkan ist eine Öffnung in der Erdkruste. Durch sie gelangt Magma aus dem Erdinneren an die Erdoberfläche. Mit dem Magma kommen heiße Gase und Asche heraus. Oft wächst um die Öffnung ein Berg. Er besteht aus Lava und Asche von früheren Ausbrüchen. Der Berg ist also das Ergebnis der Ausbrüche. Er war nicht zuerst da.

Nicht jeder Vulkan ist ein spitzer, hoher Berg. Manche sind flach und sehr breit. Andere sind nur ein runder Trichter im Boden, in dem heute ein See liegt. Viele Vulkane liegen sogar unter dem Meer.

Wie viele Vulkane gibt es? Der Geologische Dienst der USA (USGS) zählt weltweit rund 1.350 Vulkane, die wieder ausbrechen könnten. Solche Vulkane nennt man potenziell aktiv. Das heißt: Ein neuer Ausbruch ist möglich. Etwa 500 der 1.350 Vulkane sind in geschichtlicher Zeit ausgebrochen. Nicht mitgezählt sind die langen Ketten von Vulkanen am Meeresboden, dort wo Platten auseinanderdriften.

Magma und Lava: Was ist der Unterschied?

Magma ist geschmolzenes Gestein unter der Erde. In ihm stecken Gase. Sie sind darin gelöst wie die Kohlensäure in einer geschlossenen Sprudelflasche. Am meisten ist Wasserdampf darin, danach folgen Kohlenstoffdioxid und Schwefeldioxid.

Sobald das Magma an der Erdoberfläche austritt, heißt es Lava. Es ist derselbe Stoff an einem anderen Ort. Merke dir: Magma ist unten, Lava ist oben.

Lava ist sehr heiß. Auf Hawaii hat dünnflüssige Lava rund 1.200 °C. Oft wird ein Lavastrom oben schon fest. Darunter fließt die Lava weiter wie in einem Rohr. So eine Lavaröhre kann mehrere Kilometer lang sein. Kühlt Lava ganz ab, entsteht neues Gestein, zum Beispiel dunkler Basalt. Der Übergang von flüssig zu fest heißt Erstarren. Mehr dazu findest du unter Aggregatzustände einfach erklärt.

Aufbau eines Vulkans mit Beschriftung

Von außen sieht ein Vulkan oft wie ein Berg aus. Spannend wird es, wenn du ihn in Gedanken aufschneidest. Die Grafik zeigt einen Schichtvulkan im Querschnitt. Lies sie von unten nach oben. Denn so wandert auch das Magma.

Querschnitt durch einen Schichtvulkan mit Beschriftung: Magmakammer, Schlot, Nebenkrater, Krater, Aschewolke, Lavastrom und Schichten aus Lava und Asche
Aufbau eines Schichtvulkans, stark vereinfacht und nicht maßstabsgetreu.
TeilWas ist das?
MagmakammerRaum in der Erdkruste, in dem sich Magma sammelt
SchlotKanal, durch den das Magma nach oben steigt
KraterTrichter oben am Vulkan, hier tritt das Material aus
NebenkraterWeitere Öffnung an der Seite des Vulkans
AschewolkeAsche und Gase, die hoch in die Luft steigen
LavastromLava, die den Hang hinunterfließt
SchichtenLava und Asche aus früheren Ausbrüchen

Wie tief liegt die Magmakammer? Das ist bei jedem Vulkan anders. Unter dem Mount St. Helens in den USA reicht sie von etwa 6 bis 14 Kilometern Tiefe. Unter dem Laacher See in der Eifel haben Forscher die Magmakammer des letzten Ausbruchs sichtbar gemacht. Sie reicht bis in 10 Kilometer Tiefe.

Vom Hauptschlot kann ein Seitenarm abzweigen. Er heißt Nebenschlot. Wo er die Oberfläche erreicht, entsteht ein Nebenkrater. Deshalb sitzen an manchen großen Vulkanen kleine Kegel an der Seite.

Den Vulkan ohne Beschriftung findest du bei den Aufgaben und im Arbeitsblatt als PDF.

Wie entsteht ein Vulkan? Schritt für Schritt

Ein Vulkan entsteht nicht an einem Tag. Dabei laufen diese Schritte ab, oft viele Male hintereinander.

  1. 1

    Gestein schmilzt an bestimmten Stellen

    Der Erdmantel ist größtenteils fest. Nur an wenigen Orten schmilzt ein kleiner Teil des Gesteins. Das passiert, wenn der Druck sinkt oder wenn Wasser dazukommt.
  2. 2

    Magma steigt nach oben

    Die Schmelze ist leichter als das feste Gestein um sie herum. Deshalb steigt sie langsam auf.
  3. 3

    Magma sammelt sich

    In der Erdkruste staut sich das Magma oft in einer Magmakammer. Dort kann es lange bleiben.
  4. 4

    Gasblasen bauen Druck auf

    Steigt das Magma weiter, sinkt der Druck um es herum. Die gelösten Gase bilden Blasen. Sie brauchen viel mehr Platz.
  5. 5

    Das Magma bricht durch

    Durch Risse und den Schlot erreicht es die Erdoberfläche. Jetzt ist es Lava. Der Vulkan bricht aus.
  6. 6

    Der Berg wächst

    Lava und Asche lagern sich um die Öffnung ab. Nach vielen Ausbrüchen ist daraus ein Vulkanberg geworden.

Direkt unter der Erdkruste ist die Erde aber nicht flüssig. Dort liegt der Erdmantel. Er ist fast 2.900 Kilometer dick und größtenteils fest. Ganz flüssig ist erst der äußere Erdkern. Das Magma eines Vulkans kommt aber nicht von dort. Es entsteht viel näher an der Oberfläche, im obersten Erdmantel oder in der Erdkruste.

Für die Erde geht das Wachsen schnell. Der Mount St. Helens bricht zwar schon seit rund 275.000 Jahren immer wieder aus. Sein heutiger Kegel ist aber zum größten Teil erst in den letzten rund 3.000 Jahren gewachsen.

Wo entstehen Vulkane? Plattengrenzen und Hotspots

Die äußere Hülle der Erde ist in große Platten zerbrochen. Diese Erdplatten bewegen sich jedes Jahr ein paar Zentimeter. Wie das genau funktioniert, erklärt der Artikel Plattentektonik einfach erklärt. Für Vulkane sind drei Orte wichtig.

OrtSo entsteht dort Magma
Platten driften ausein­anderDer Druck sinkt, Gestein schmilzt zum Teil
Eine Platte taucht abWasser senkt die Schmelz­temperatur im Mantel
Hotspot mitten auf einer PlatteHeißes Gestein steigt auf, der Druck sinkt

Wo Platten auseinanderdriften

Am Meeresboden ziehen sich lange Gebirge hin, die mittelozeanischen Rücken. Dort driften zwei Platten auseinander. Gestein aus der Tiefe steigt nach. Dabei sinkt der Druck. Ein kleiner Teil des Gesteins schmilzt. So entsteht ständig neues Magma, und neuer Meeresboden wächst. Island liegt auf einem solchen Rücken. Zugleich liegt es über einem Hotspot, den du gleich kennenlernst. Deshalb gibt es dort besonders viele Vulkane.

Wo eine Platte abtaucht

Treffen zwei Platten aufeinander, kann eine unter die andere sinken. Das heißt Subduktion. Die abtauchende Platte nimmt Wasser mit in die Tiefe. Dort wird das Wasser frei und steigt in den Erdmantel darüber. Wasser senkt die Schmelztemperatur von Gestein. Deshalb schmilzt dort ein Teil des Mantels. Die abtauchende Platte selbst schmilzt dabei meist nicht.

Über solchen Zonen stehen ganze Ketten von Vulkanen. Ein Beispiel sind die Anden in Südamerika. Hier taucht die Nazca-Platte ab.

Hotspots: Vulkane mitten auf einer Platte

Manche Vulkane liegen weit weg von jeder Plattengrenze. Hawaii ist das bekannteste Beispiel. Unter solchen Orten steigt aus großer Tiefe besonders heißes Gestein auf. Fachleute nennen das einen Mantelplume. Der Plume ist kein Magma, sondern heißes, festes Gestein. Erst kurz unter der Erdplatte ist der Druck so klein, dass ein Teil schmilzt. Die Stelle darüber heißt Hotspot.

Die Platte wandert über den Hotspot hinweg. So entsteht mit der Zeit eine Kette aus Vulkaninseln. Auf Hawaii sind die Inseln im Nordwesten älter als die im Südosten. Die aktiven Vulkane liegen heute auf der großen Insel Hawaii im Südosten.

Der Pazifische Feuerring

Rund um den Pazifik tauchen an vielen Stellen Platten ab. Entlang dieser Ränder liegen besonders viele aktive Vulkane. Auch die Erde bebt dort oft. Man spricht vom Pazifischen Feuerring. Er ist rund 40.000 Kilometer lang. Zu ihm gehören zum Beispiel die Vulkane in Alaska, an der Westküste der USA und in den Anden.

Warum bricht ein Vulkan aus?

Stell dir eine Flasche Sprudel vor. Solange sie zu ist, siehst du kaum Blasen. Das Gas ist unter Druck im Wasser gelöst. Öffnest du die Flasche, sinkt der Druck. Sofort bilden sich Blasen. Hast du vorher geschüttelt, schießt der Sprudel heraus.

Mit Magma ist es ähnlich. Tief unten drückt das Gestein von allen Seiten. Die Gase bleiben im Magma gelöst. Steigt das Magma nach oben, wird der Druck kleiner. Gasblasen entstehen. Sie brauchen viel Platz und drücken nach oben. Findet das Magma einen Weg durch die Erdkruste, bricht der Vulkan aus.

Ob das sanft oder heftig passiert, hängt vor allem von zwei Fragen ab: Wie zäh ist das Magma? Und wie viel Gas steckt darin?

Effusive Ausbrüche: Die Lava fließt

Ist das Magma dünnflüssig, können die Gasblasen leicht entweichen. Der Druck bleibt klein. Die Lava fließt dann eher ruhig aus dem Vulkan. Fachleute nennen das einen effusiven Ausbruch. Typisch sind solche Ausbrüche bei flachen Schildvulkanen. Lavaströme können Häuser und Straßen zerstören. Für Menschen sind sie aber selten tödlich. Sie sind meist so langsam, dass man ihnen ausweichen kann.

Explosive Ausbrüche: Der Vulkan explodiert

Ist das Magma sehr zäh, viel zäher als Honig, bleiben die Gase gefangen. Der Druck steigt immer weiter. Irgendwann gibt das Gestein nach. Dann zerreißt das Gas das Magma in viele Stücke. Ein explosiver Ausbruch beginnt. Heraus fliegen Asche, Gesteinsbrocken und Bims, ein leichtes Gestein voller kleiner Löcher. Fachleute nennen das alles zusammen Tephra. Die Teile reichen von feinem Staub bis zu Brocken so groß wie ein Haus. Aschewolken können viele Kilometer hoch in den Himmel steigen. Ein bekanntes Beispiel ist der Mount St. Helens in den USA.

Der pyroklastische Strom

Bei explosiven Ausbrüchen kann eine Glutwolke entstehen. Ein Gemisch aus heißen Gesteinsbrocken, Bims, Asche und Gas rast den Hang hinab. Das ist ein pyroklastischer Strom. Er ist meist schneller als 80 Kilometer pro Stunde und 200 bis 700 °C heiß. Zu Fuß kann man ihm kaum entkommen. Deshalb müssen Menschen das Gebiet verlassen, bevor er kommt. Pyroklastische Ströme und Schlammströme sind die beiden Hauptgründe, warum Menschen bei Ausbrüchen sterben.

Welche Vulkantypen gibt es?

Vulkane sehen sehr verschieden aus. Ihre Form verrät viel darüber, wie sie ausbrechen. In der Schule lernst du meist diese Typen.

VulkantypSo erkennst du ihn
Schild­vulkanFlach und breit, dünn­flüssige Lava, meist ruhige Ausbrüche
Schicht­vulkanSteiler Kegel aus Schichten von Lava und Asche, oft explosiv
Schlacken­kegelKleiner, steiler Kegel aus losen Lava­brocken
MaarTrichter, tiefer als das Land drumherum, oft mit See
CalderaRiesiger Kessel, eingestürzt über der Magma­kammer
Vergleich im Querschnitt: Der Schildvulkan ist flach und breit mit dünnflüssiger Lava, der Schichtvulkan ist ein steiler Kegel aus Schichten von Lava und Asche
Schildvulkan und Schichtvulkan im Vergleich, schematisch.

Schildvulkan: flach und riesig

Ein Schildvulkan entsteht aus sehr dünnflüssiger Lava. Sie fließt weit, bevor sie erstarrt. So wächst ein breiter, flacher Berg. Von der Seite sieht er aus wie ein Schild, den ein Krieger flach auf den Boden gelegt hat. Seine Hänge sind meist nur 2 bis 10 Grad steil. Die Ausbrüche sind meist effusiv. Die meisten Schildvulkane liegen über Hotspots.

Das größte Beispiel ist der Mauna Loa auf Hawaii. Er erhebt sich vom Meeresboden und ist etwa 200 Kilometer breit. Über dem Meer ragt er 4.169 Meter hoch.

Schichtvulkan oder Stratovulkan: steil und gefährlich

Ein Schichtvulkan heißt auch Stratovulkan. Er ist ein steiler Kegel mit einem Krater an der Spitze. Seine Hänge sind etwa 10 bis 30 Grad steil. Der Berg besteht aus vielen Schichten. Lava, Asche und Gesteinsbrocken wechseln sich ab. Das Magma ist oft zäh und reich an Gas. Deshalb brechen Schichtvulkane häufig explosiv aus.

Fast alle Schichtvulkane stehen dort, wo eine Platte abtaucht. Beispiele sind der Fuji in Japan, der Vesuv in Italien und der Mount St. Helens in den USA.

Schlackenkegel: klein und schnell gebaut

Ein Schlackenkegel ist der kleinste der Vulkanberge. Er ist oft nur wenige hundert Meter breit und selten höher als 200 Meter. Er besteht aus losen, löchrigen Lavabrocken. Viele Schlackenkegel brechen nur ein einziges Mal aus. Oft sitzen sie an der Seite größerer Vulkane. In der Eifel gibt es sehr viele davon.

Maar: ein Vulkan als Loch im Boden

Ein Maar übersiehst du leicht. Es ist kein Berg, sondern ein runder Trichter. Sein Boden liegt tiefer als das Land drumherum. Um ihn herum liegt ein niedriger Wall aus Auswurfmaterial.

Ein Maar entsteht, wenn aufsteigendes Magma auf Grundwasser trifft. Das Wasser verdampft schlagartig. Gewaltige Dampfexplosionen sprengen ein Loch in den Boden. Später füllt sich der Trichter oft mit Wasser. So entsteht ein Maarsee. Das Weinfelder Maar in der Eifel ist zum Beispiel etwa 500 Meter breit.

Caldera: wenn der Vulkan einstürzt

Bei einem sehr großen Ausbruch leert sich die Magmakammer schnell. Der Berg darüber verliert seinen Halt und stürzt ein. Zurück bleibt ein riesiger Kessel. Er heißt Caldera. Ab einem Durchmesser von 2 Kilometern spricht man von einer Caldera, kleinere Kessel sind Krater. In den USA füllt heute der Crater Lake eine solche Caldera.

Vulkane in Deutschland: die Eifel

Ja, auch Deutschland hat Vulkane. Das bekannteste Gebiet ist die Eifel in Rheinland-Pfalz. In der Westeifel liegen auf etwa 600 Quadratkilometern rund 240 Schlackenkegel, Maare und kleine Schichtvulkane. Etwa 80 davon sind Maare. Nur in wenigen liegt heute noch ein See, zum Beispiel im Weinfelder Maar oder im Schalkenmehrener Maar. Die meisten Maare sind trocken. Man nennt sie Trockenmaare.

Die jüngsten Ausbrüche der Westeifel liegen gut 10.000 Jahre zurück, etwa am Ulmener Maar. Unter der Eifel steigt vermutlich ein Mantelplume auf, ähnlich wie bei einem Hotspot. In den Vulkanfeldern der Eifel war in der Regel jeder Vulkan nur einmal aktiv. Der nächste Ausbruch fand dann an einer anderen Stelle statt.

Der Ausbruch am Laacher See

In der Osteifel liegt der Laacher See. Er füllt eine Caldera, also einen eingestürzten Kessel. Sie entstand bei einem heftigen Ausbruch vor rund 13.000 Jahren. Die Aschesäule stieg mehr als 35 Kilometer hoch. Etwa 16 Kubikkilometer Bims kamen heraus. Feine Asche verteilte sich über ganz Europa. Bims und Asche stauten vermutlich sogar den Rhein auf.

Fachleute stufen diesen Ausbruch als stärker ein als den Ausbruch des Vesuvs, der Pompeji zerstörte. Er war eher mit dem Ausbruch des Pinatubo im Jahr 1991 vergleichbar.

Ist die Eifel noch aktiv?

Die Eifel gilt nicht als erloschen. Laut der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft ist in der Wissenschaft unumstritten, dass es in der Osteifel Formen von aktivem Vulkanismus gibt. Dafür gibt es mehrere Hinweise.

  • Seit 2013 messen Forscher unter dem Laacher See schwache, tiefe Erdbeben. Sie liegen in 10 bis 45 Kilometern Tiefe. Das deutet darauf hin, dass sich dort Magma oder heiße Gase aus dem Magma bewegen.
  • In der Osteifel steigt Kohlenstoffdioxid aus dem Erdmantel bis an die Oberfläche.
  • Mit mehr als 500 Messstationen haben Forscher in der Tiefe Schichten gefunden, in denen sich vermutlich Flüssigkeiten gesammelt haben. Ob das Magma ist, wird noch untersucht.

Heißt das, die Eifel bricht bald aus? Nein, dafür gibt es keine Anzeichen. Ein Ausbruch in naher Zukunft ist nach heutigem Wissen unwahrscheinlich, aber nicht ausgeschlossen. In den nächsten Tausenden bis Zehntausenden Jahren rechnen Fachleute mit hoher Wahrscheinlichkeit mit neuen Ausbrüchen. Vor dem letzten Ausbruch hat sich die Magmakammer am Laacher See vermutlich etwa 30.000 Jahre lang gefüllt.

Berühmte Vulkanausbrüche

Diese fünf Ausbrüche kommen in Schulbüchern und Nachrichten immer wieder vor. Jeder zeigt eine andere Gefahr.

AusbruchWas passierte?
Vesuv, 79 n. Chr.Pompeji und Herculaneum wurden zerstört
Krakatau, 1883Knall noch 4.800 km entfernt, riesige Tsunamis
Pinatubo, 1991Die Erde wurde bis 1993 etwa 0,5 °C kühler
Eyjafjallajökull, 2010Flugverkehr in großen Teilen Europas fast eine Woche gestoppt
Hunga Tonga, 2022Die Druckwelle lief um die ganze Erde

Vesuv 79 n. Chr.: der Untergang von Pompeji

Der Vesuv ist ein Schichtvulkan bei Neapel in Italien. Im Jahr 79 n. Chr. brach er heftig aus. Pyroklastische Ströme zerstörten die römischen Städte Pompeji und Herculaneum. Damals herrschten in Rom Kaiser. Mehr über diese Zeit erfährst du im Artikel über das Römische Reich.

Der Vesuv brach zuletzt 1944 aus. Heute leben fast 700.000 Menschen direkt am Vulkan. Für den Notfall gibt es einen Plan, wie sie alle rechtzeitig wegkommen. Eine Beobachtungsstation, das Vesuv-Observatorium, überwacht den Vulkan.

Krakatau 1883: ein Knall, 4.800 Kilometer weit zu hören

Der Krakatau liegt in Indonesien, in der Meerenge zwischen den Inseln Java und Sumatra. Am 27. August 1883 explodierte er gewaltig. Den Knall hörte man noch in rund 4.800 Kilometern Entfernung. Die Druckwelle wurde auf der ganzen Welt gemessen. Der Ausbruch löste Tsunamis mit Wellen von etwa 30 Metern aus. Rund 36.000 Menschen starben, die meisten durch die Wellen.

Pinatubo 1991: Die Erde kühlt ab

Der Pinatubo auf den Philippinen brach am 15. Juni 1991 aus. Es war der zweitgrößte Ausbruch des 20. Jahrhunderts. Die Aschewolke stieg 35 Kilometer hoch. Der Vulkan stieß fast 20 Millionen Tonnen Schwefeldioxid aus. Die Gaswolke verteilte sich um die ganze Erde. Sie hielt einen Teil des Sonnenlichts ab. Von 1991 bis 1993 war es weltweit etwa 0,5 °C kühler. Wie das Klima auf der Erde normalerweise verteilt ist, zeigen die Klimazonen.

Fachleute hatten den Ausbruch vorhergesagt. Deshalb konnten viele Menschen rechtzeitig fliehen. So wurden mindestens 5.000 Leben gerettet.

Eyjafjallajökull 2010: Flugzeuge bleiben am Boden

Der Eyjafjallajökull ist ein Schichtvulkan auf Island. Sein Gipfel liegt unter einem Gletscher. Im April 2010 brach er unter dem Eis aus. Dabei entstand besonders feine Asche. Der Wind trieb sie nach Europa. Asche kann Triebwerke von Flugzeugen zerstören. Deshalb stand der Flugverkehr in großen Teilen Europas fast eine Woche lang still. Mehr als 5 Millionen Fluggäste waren betroffen.

Hunga Tonga 2022: der Vulkan unter dem Meer

Der Hunga Tonga–Hunga Haʻapai liegt im Pazifik beim Inselstaat Tonga. Er liegt größtenteils unter dem Meer. Am 15. Januar 2022 explodierte er. Die Druckwelle lief um die ganze Erde und wurde überall gemessen. In Alaska, rund 9.370 Kilometer entfernt, hörten Menschen noch einen Knall. Tsunamis erreichten Küsten im ganzen Pazifik. Die Wolke aus Asche und Gas stieg bis zu 58 Kilometer hoch. Das ist der höchste Wert, den Satelliten je bei einem Vulkan gemessen haben.

Nutzen und Gefahren von Vulkanen

Fruchtbare Böden und Erdwärme

Vulkane zerstören, aber sie schaffen auch Neues. Verwittern Lava und Asche, entsteht fruchtbarer Boden. Das dauert Jahrzehnte bis Jahrtausende. Auf Hawaii wachsen auf solchen Böden zum Beispiel Kaffee, Ananas und Macadamianüsse.

Vulkangebiete liefern außerdem Erdwärme. Heißes Wasser aus der Tiefe kann Häuser heizen und Strom erzeugen. Auf Island werden rund 85 von 100 Häusern mit Erdwärme beheizt.

Gefahren bei einem Vulkanausbruch

GefahrWas passiert?
Pyro­klastischer StromGlühendes Gemisch aus Gas und Gestein rast den Hang hinab
LaharSchlammstrom aus Asche und Wasser, etwa von geschmolzenem Schnee
AscheregenAsche bedeckt Dächer, Felder und Straßen
GaseSchwefel­dioxid kühlt das Klima, an Kohlen­stoff­dioxid kann man ersticken
LavastromZerstört Häuser und Straßen, ist aber meist langsam
TsunamiAusbrüche im oder am Meer können Riesen­wellen auslösen

Ein Beispiel für einen Lahar: 1985 brach der Nevado del Ruiz in Kolumbien aus. Eis und Schnee am Gipfel schmolzen. Ein gewaltiger Schlammstrom erreichte die Stadt Armero, etwa 50 Kilometer vom Vulkan entfernt. Rund 23.000 Menschen starben.

Wie überwachen Fachleute Vulkane?

Einen Ausbruch auf den Tag genau vorhersagen kann niemand. Fachleute erkennen aber Warnzeichen. Dafür messen sie an gefährlichen Vulkanen ständig.

MessungWas sie zeigen kann
Seismo­meterMisst Erdbeben. Viele kleine Beben: Magma bewegt sich
GPS und Neigungs­messerDer Boden hebt sich: Die Magma­kammer schwillt an
GasmessungMehr Gas strömt aus Rissen: Magma steigt auf
BeobachtungDampf, Risse oder eine Beule am Berg

Aus allen Daten zusammen schätzen Fachleute ab, ob ein Ausbruch droht. Oft gelingt das Wochen bis Monate vorher, aber nicht auf den Tag genau. Dann können Behörden Menschen in Sicherheit bringen. Beim Pinatubo im Jahr 1991 hat genau das geklappt.

Vulkan-Experiment mit Backpulver und Essig

Einen echten Vulkan kannst du nicht nachbauen. Einen Ausbruch durch Gas aber schon. Für diesen Versuch brauchst du nur Sachen aus dem Supermarkt.

Das brauchst du:

  • 2 Esslöffel Natron oder Backpulver
  • etwas warmes Wasser
  • normalen Speiseessig, keine Essigessenz
  • einen Spritzer Spülmittel
  • rote Lebensmittelfarbe
  • eine kleine Plastikflasche oder ein schmales Glas
  • Sand, Knete oder Salzteig für den Berg
  • ein tiefes Blech oder eine große Schale
Trickfilm-Szene: Eine Mutter, ihre Tochter, ihr Sohn und ein kleiner Fuchs mit Schutzbrille beobachten am Küchentisch, wie roter Schaum aus einem selbst gebauten Vulkan quilltKI-generiert
Der Backpulver-Vulkan klappt auch am Küchentisch.
  1. 1

    Berg bauen

    Stelle die Flasche auf das Blech. Forme aus Sand oder Knete einen Berg um sie herum. Die Öffnung bleibt frei. Sie ist dein Krater.
  2. 2

    „Magma“ anrühren

    Löse das Natron in etwas warmem Wasser in der Flasche. Nimmst du Backpulver, gib es trocken in die Flasche und das Wasser erst kurz vor dem Essig dazu. Gib Spülmittel und Lebensmittelfarbe dazu.
  3. 3

    Ausbruch starten

    Gieße einen Schluck Essig in die Flasche. Tritt dann einen Schritt zurück und beobachte.
  4. 4

    Noch einmal

    Gib erst mehr Natron und dann mehr Essig dazu. So bricht dein Vulkan erneut aus.

Sicherheit geht vor

Nimm nur normalen Speiseessig. Essigessenz ist viel stärker als normaler Essig und unverdünnt gefährlich. Ihr Etikett warnt deshalb: „Vorsicht! Nicht unverdünnt genießen!“ Trage eine Schutzbrille, falls du eine hast. Mach den Versuch auf einem Blech oder draußen. Jüngere Kinder experimentieren nur mit einem Erwachsenen. Nichts davon trinken. Kommt Essig ins Auge, spül es sofort mit viel Wasser aus und hol einen Erwachsenen.

Was passiert da? Natron reagiert mit der Säure im Essig. Dabei entsteht das Gas Kohlenstoffdioxid. Es bildet im Spülmittel viele Blasen. Der rote Schaum quillt aus dem Krater und läuft den Hang hinab, fast wie Lava. Warum Essig sauer ist, erklärt der Artikel zum pH-Wert.

Denk an die Grenzen des Modells. Der Schaum ist kalt, und es schmilzt kein Gestein. Das Gas entsteht erst, wenn sich Natron und Essig in der Flasche mischen. Im echten Vulkan steckt es schon vorher im Magma. Deshalb passt die geschüttelte Sprudelflasche sogar besser zum echten Ausbruch.

Typische Fehler beim Thema Vulkane

DenkfehlerSo stimmt es
Lava kommt aus dem Erdkern.Magma entsteht im obersten Erd­mantel oder in der Kruste.
Unter der Kruste ist alles flüssig.Der Erdmantel ist größtenteils fest.
Magma und Lava sind verschiedene Stoffe.Es ist derselbe Stoff, nur unter oder über der Erde.
Jeder Vulkan­kegel ist aktiv.Viele Vulkane brechen nie wieder aus. In der Eifel war fast jeder nur einmal aktiv.
Vulkane gibt es nur an Platten­grenzen.Hotspots wie Hawaii liegen mitten auf einer Platte.
Die größte Gefahr ist die Lava.Meist sind es pyro­klastische Ströme und Schlamm­ströme.
In Deutschland gibt es keine Vulkane.In der Eifel gilt der Vulka­nismus als nicht erloschen.

Achte in Arbeiten auch auf die Fachwörter. Ein Krater ist die Öffnung oben am Vulkan. Eine Caldera ist ein eingestürzter Kessel ab 2 Kilometern Durchmesser. Ein Maar ist ein Trichter, den Dampfexplosionen mit Grundwasser in den Boden gesprengt haben.

15 Aufgaben zu Vulkanen

Löse die Aufgaben zuerst ohne Hilfe. Schau erst danach in die Lösungen. Für Aufgabe 3 brauchst du die Grafik oder das Arbeitsblatt.

  1. Was ist der Unterschied zwischen Magma und Lava?
  2. Erkläre in zwei bis drei Sätzen, wie ein Vulkan entsteht.
  3. Benenne in der Grafik die Teile 1 bis 7.
Querschnitt durch einen Schichtvulkan ohne Beschriftung zum Üben, sieben Teile sind mit den Nummern 1 bis 7 markiert
Aufgabe 3: Vulkan ohne Beschriftung.

Weiter geht es ohne Grafik.

  1. Warum steigt Magma nach oben?
  2. Nenne die drei Orte, an denen Vulkane entstehen.
  3. Warum schmilzt Gestein dort, wo eine Platte abtaucht?
  4. Hawaii liegt mitten auf der Pazifischen Platte. Warum gibt es dort trotzdem Vulkane?
  5. Was ist der Pazifische Feuerring?
  6. Vergleiche Schildvulkan und Schichtvulkan in zwei Merkmalen.
  7. Wann ist ein Ausbruch eher explosiv, wann eher effusiv?
  8. Was ist ein pyroklastischer Strom? Warum ist er so gefährlich?
  9. Wie entsteht ein Maar?
  10. Ist die Eifel ein erloschenes Vulkangebiet? Begründe.
  11. Warum wurde es nach dem Ausbruch des Pinatubo 1991 auf der ganzen Erde kühler?
  12. Im Backpulver-Experiment entsteht ein Gas. Welches? Was ist anders als im echten Vulkan?

Lösungen

Nr. 1: Magma ist geschmolzenes Gestein unter der Erde. Tritt es an der Oberfläche aus, heißt es Lava. Es ist derselbe Stoff.

Nr. 2: Im Erdinneren schmilzt an bestimmten Stellen Gestein. Das Magma steigt auf und bricht durch die Erdkruste. Lava und Asche lagern sich ab und bauen den Berg auf.

Nr. 3: 1 Magmakammer, 2 Schlot, 3 Krater, 4 Nebenkrater, 5 Aschewolke, 6 Lavastrom, 7 Schichten aus Lava und Asche.

Nr. 4: Magma ist leichter als das feste Gestein um es herum.

Nr. 5: Wo Platten auseinanderdriften, wo eine Platte abtaucht und über einem Hotspot.

Nr. 6: Die abtauchende Platte bringt Wasser in die Tiefe. Es steigt in den Mantel darüber und senkt dort die Schmelztemperatur. Ein Teil des Gesteins schmilzt.

Nr. 7: Hawaii liegt über einem Hotspot. Dort steigt heißes Gestein aus großer Tiefe auf. Kurz unter der Erdplatte ist der Druck so klein, dass ein Teil schmilzt.

Nr. 8: Ein rund 40.000 Kilometer langer Gürtel um den Pazifik. Dort tauchen viele Platten ab. Es gibt viele aktive Vulkane und häufige Erdbeben.

Nr. 9: Der Schildvulkan ist flach und breit, seine Lava ist dünnflüssig, er bricht eher ruhig aus. Der Schichtvulkan ist ein steiler Kegel aus Schichten von Lava und Asche und bricht oft explosiv aus.

Nr. 10: Zähes, gasreiches Magma hält die Gase fest. Der Druck steigt, bis es explodiert. Dünnflüssiges Magma lässt die Gase entweichen und fließt eher ruhig aus.

Nr. 11: Ein Gemisch aus heißen Gesteinsbrocken, Asche und Gas, das den Hang hinabrast. Er ist oft schneller als 80 km/h und 200 bis 700 °C heiß. Zu Fuß kann man ihm kaum entkommen.

Nr. 12: Aufsteigendes Magma trifft auf Grundwasser. Das Wasser verdampft schlagartig. Explosionen sprengen einen Trichter in den Boden. Oft füllt er sich später mit Wasser.

Nr. 13: Nein. Unter dem Laacher See gibt es tiefe Beben, und aus dem Mantel steigt Kohlenstoffdioxid auf. Fachleute erwarten in Tausenden bis Zehntausenden Jahren wahrscheinlich neue Ausbrüche. Für einen baldigen Ausbruch gibt es keine Anzeichen.

Nr. 14: Der Vulkan stieß fast 20 Millionen Tonnen Schwefeldioxid aus. Die Gaswolke verteilte sich um die Erde und hielt einen Teil des Sonnenlichts ab.

Nr. 15: Kohlenstoffdioxid. Im Modell entsteht das Gas erst beim Mischen, und alles bleibt kalt. Im echten Vulkan steckt das Gas schon im heißen Magma.

So lernst du Vulkane für die nächste Arbeit

Zeichne den Querschnitt eines Vulkans einmal aus dem Kopf. Beschrifte alle sieben Teile. Vergleiche dann mit der Grafik. Was dir gefehlt hat, übst du gezielt noch einmal. Dieses Abrufen aus dem Gedächtnis heißt Active Recall. Es bringt mehr als mehrmaliges Lesen.

Dafür gibt es das Arbeitsblatt zum Aufbau eines Vulkans als PDF. Auf Seite 1 beschriftest du den Vulkan und beantwortest kurze Fragen. Auf Seite 2 stehen die Lösungen.

Wenn du an einer Stelle hängst, kannst du mit Lerntwin weiterarbeiten. Die KI-Lernbegleitung fragt nach und gibt dir Hinweise. So erklärst du den Ausbruch am Ende selbst. Mehr dazu: So funktioniert Lerntwin.

Quellen & weiterführende Literatur

  1. 1.USGS: How do volcanoes erupt? – Magma, Lava, explosive und ruhige Ausbrüche
  2. 2.USGS: How many active volcanoes are there on Earth? – rund 1.350 potenziell aktive Vulkane
  3. 3.USGS: Are the tectonic plates floating on magma? – fester Erdmantel, örtliche Schmelze
  4. 4.USGS: Inside the Earth – Dicke von Kruste und Mantel
  5. 5.USGS: Principal types of volcanoes – Schild-, Schichtvulkan und Caldera
  6. 6.USGS: Hotspots – Vulkane mitten auf einer Platte
  7. 7.USGS: Geology and History Summary for Mount St. Helens – Alter des Vulkans und seines Kegels
  8. 8.USGS: Pyroclastic flows move fast and destroy everything in their path
  9. 9.S. Earle, Physical Geology (BCcampus), Kap. 4.1: Plattentektonik und Vulkanismus
  10. 10.S. Earle, Physical Geology, Kap. 4.2: Magma und Art des Ausbruchs
  11. 11.S. Earle, Physical Geology, Kap. 4.3: Vulkantypen
  12. 12.S. Earle, Physical Geology, Kap. 4.4: Gefahren durch Vulkane
  13. 13.S. Earle, Physical Geology, Kap. 4.5: Überwachung und Vorhersage
  14. 14.National Park Service: Maars and tuff rings
  15. 15.National Geographic Education: Ring of Fire
  16. 16.Smithsonian Global Volcanism Program: West Eifel Volcanic Field
  17. 17.Deutsche Geophysikalische Gesellschaft: Whitepaper Vulkanismus in der Eifel (2019)
  18. 18.GFZ: Tiefe Erdbeben unter dem Laacher See (2019)
  19. 19.GFZ: Large-N, seismisches Großexperiment in der Eifel
  20. 20.KuLaDig (LVR): Laacher See – See in einer Caldera, größter Durchmesser 2.310 Meter
  21. 21.Reinig u. a. (2021), Nature: Datierung des Laacher-See-Ausbruchs
  22. 22.Smithsonian Global Volcanism Program: Vesuvius
  23. 23.Dipartimento della Protezione Civile: Notfallplan Vesuv – rote Zone mit 25 Gemeinden und rund 670.000 Einwohnern
  24. 24.NOAA NCEI: Datenbank bedeutender Vulkanausbrüche (Krakatau 1883)
  25. 25.USGS Fact Sheet 113-97: The cataclysmic 1991 eruption of Mount Pinatubo
  26. 26.Smithsonian Global Volcanism Program: Eyjafjallajökull
  27. 27.Smithsonian Global Volcanism Program: Hunga Tonga-Hunga Haʻapai
  28. 28.NASA Earth Observatory: Hunga Tonga-Hunga Haʻapai erupts
  29. 29.NASA Earth Observatory: Tonga Volcano Plume Reached the Mesosphere – Wolke bis 58 km hoch
  30. 30.USGS: Volcanic benefits – fruchtbare Böden und Erdwärme
  31. 31.Government of Iceland: Energy – Heizen mit Erdwärme
  32. 32.Essig-Verordnung §§ 1 und 2 – Essig, Essigessenz und Warnhinweis

Häufige Fragen

Wie entsteht ein Vulkan einfach erklärt?
Im Erdinneren schmilzt an bestimmten Stellen Gestein. Dieses Magma ist leichter als das feste Gestein um es herum und steigt auf. Bricht es durch die Erdkruste, ist es Lava. Lava und Asche lagern sich ab, und über viele Ausbrüche wächst ein Vulkanberg.
Warum bricht ein Vulkan aus?
Im Magma sind Gase gelöst. Steigt das Magma nach oben, sinkt der Druck, und die Gase bilden Blasen. Sie brauchen viel Platz und drücken das Magma nach oben. Ist das Magma zäh, staut sich der Druck, und der Vulkan bricht explosiv aus.
Was ist der Aufbau eines Vulkans?
Unten liegt die Magmakammer, in der sich Magma sammelt. Durch den Schlot steigt es zum Krater. Ein Nebenschlot kann zu einem Nebenkrater an der Seite führen. Beim Ausbruch steigt eine Aschewolke auf, und Lavaströme fließen den Hang hinab.
Welche Vulkantypen gibt es?
In der Schule lernst du vor allem den flachen Schildvulkan und den steilen Schichtvulkan, auch Stratovulkan genannt. Dazu kommen kleine Schlackenkegel, Maare als Trichter im Boden und Calderas, also eingestürzte Kessel über der Magmakammer.
Wie entsteht ein Hotspot-Vulkan?
Unter einem Hotspot steigt aus großer Tiefe besonders heißes Gestein auf. Kurz unter der Erdplatte ist der Druck so klein, dass ein Teil zu Magma schmilzt. Die Platte wandert darüber hinweg. So entsteht eine Kette von Vulkaninseln wie auf Hawaii.
Gibt es Vulkane in Deutschland?
Ja, vor allem in der Eifel. Dort gibt es Hunderte Schlackenkegel und Maare. Der Laacher See füllt eine Caldera, die ein Ausbruch vor rund 13.000 Jahren hinterließ. Die Eifel gilt nicht als erloschen, ein baldiger Ausbruch ist aber nicht zu erwarten.
#Vulkane#Erdkunde#Vulkanausbruch#Plattentektonik

Frag den Fuchs

Hängst du beim Thema Vulkane?

Frag den Fuchs, unseren KI-Lernbegleiter. Er erklärt Schritt für Schritt, bis es klick macht.

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