Magma: Entstehung, Aufstieg und Ausbrüche

Die Erdkruste ist die äußere feste Gesteinsschicht der Erde. Darunter liegt der Erdmantel, der überwiegend fest ist. Unter passenden Bedingungen schmilzt dort oder in der tieferen Erdkruste ein Teil des Gesteins. Diese Gesteinsschmelze heißt Magma. Sie kann auch feste Kristalle und Gas enthalten. Kristalle sind feste Körper, deren winzige Bausteine regelmäßig angeordnet sind. Vollständig erstarrtes Gestein ist kein Magma mehr. Tritt Gesteinsschmelze an die Erdoberfläche aus, heißt sie Lava.

Drei Wege können das teilweise Schmelzen ermöglichen. Erstens kann bei bereits heißem Gestein der Druck sinken. Druck beschreibt hier, wie stark das umgebende Material auf das Gestein presst. Bei geringerem Druck kann heißes Gestein unter passenden Bedingungen teilweise schmelzen. Zweitens kann zusätzliche Wärme Gestein so weit erhitzen, dass es teilweise schmilzt.

Drittens kann zugeführtes Wasser die Temperatur senken, bei der Gestein zu schmelzen beginnt. Wasser muss das Gestein dafür nicht zusätzlich erhitzen. Bei allen drei Wegen entsteht Magma durch Schmelzen. Bloßes Zerbrechen oder Zerkleinern von festem Gestein erzeugt keine Gesteinsschmelze.

Magma hat häufig eine geringere Dichte als das feste Gestein in seiner Umgebung. Das bedeutet: Eine gleich große Menge Magma wiegt dann weniger als eine gleich große Menge dieses Gesteins. Das kann den Aufstieg begünstigen. Magma kann sich durch Risse und Spalten bewegen. Ein leichteres Magma hat aber nicht durch jedes Gestein einen freien Weg.

Auf seinem Weg kann sich Magma in unterirdischen Bereichen sammeln. Solche Speicherbereiche nennt man Magmakammern. Der Name bedeutet nicht, dass jeder Speicher ein großer, vollständig mit Flüssigkeit gefüllter Hohlraum ist. Für die grundlegende Erklärung genügt: Unter der Erde kann sich Magma ansammeln.

Nicht jede Ansammlung führt zu einem Ausbruch. Magma kann im Untergrund abkühlen und zu festem Gestein werden. Beim Aufstieg sinkt meist der Druck. Dadurch kann Gas, das zuvor in der Schmelze gelöst war, eigene Blasen bilden. Gelöstes Gas bildet noch keine eigenen Blasen. Geringerer Druck allein macht aus Magma keine Lava: Dafür muss die Schmelze die Erdoberfläche erreichen.

Viskosität bedeutet Zähflüssigkeit. Dünnflüssige Schmelze hat eine niedrige Viskosität und fließt leicht. Zähflüssige Schmelze hat eine hohe Viskosität und fließt schwerer. Wie schnell ein Lavastrom tatsächlich fließt, hängt auch davon ab, wie steil der Boden ist.

Beim Aufstieg können sich Gasblasen bilden und durch den sinkenden Druck ausdehnen. Kann das Gas entweichen, wird Gasdruck abgebaut. In zäher Schmelze entweicht Gas meist schwerer als in dünnflüssiger Schmelze. Bleibt viel Gas eingeschlossen, kann sich Druck aufbauen. Die Schmelze kann dann bei einem heftigen Ausbruch auseinandergerissen werden.

Dünnflüssiges, gasarmes Magma begünstigt vergleichsweise ruhiges Ausfließen. Dünnflüssiges, gasreiches Magma kann Lavafontänen bilden: Gas schleudert dabei flüssige Lava nach oben. Zähes, gasarmes Magma kann sich zu einem Lavadom auftürmen, einem rundlichen Lavahügel. Zähes, gasreiches Magma begünstigt heftige Ausbrüche, wenn das Gas schlecht entweicht. Das sind mögliche Entwicklungen, keine sicheren Vorhersagen. Aus der Zähflüssigkeit allein folgt kein sicherer heftiger Ausbruch.

Wenn eine Gesteinsschmelze abkühlt und erstarrt, entsteht festes Gestein. Dabei können Kristalle wachsen. Das sind feste Körper, deren winzige Bausteine regelmäßig angeordnet sind. In Gesteinen sind Kristalle oft als einzelne Körner zu erkennen. Bei langsamem Abkühlen haben sie mehr Zeit zum Wachsen und können größer werden. Bei schnellem Abkühlen bleiben sie meist klein. Sehr schnelles Abkühlen kann Gesteinsglas entstehen lassen, in dem keine Kristalle gewachsen sind.

Gestein aus langsam in der Erdkruste erstarrtem Magma nennt man Tiefengestein. Ein Beispiel ist Granit. Gestein aus an der Oberfläche erstarrter Lava nennt man Ergussgestein. Ein Beispiel ist Basalt. Welche Gesteinsart entsteht, hängt auch von der Zusammensetzung ab: also davon, welche Stoffe in der Schmelze enthalten sind und in welchen Mengen. Unterschiedliche Abkühlung macht deshalb aus derselben Schmelze nicht wahlweise Granit oder Basalt.

Auch Lava kann verschiedene Oberflächen bilden. Basaltische Lava ist Lava, aus der Basalt entstehen kann. Dünnflüssige basaltische Lava kann Pāhoehoe-Lava bilden. Eine ihrer Formen heißt Stricklava: Ihre Oberfläche ist wie Seile gewellt. ʻAʻā-Lava, auch Brockenlava genannt, ist zähere basaltische Lava. Sie erstarrt zu scharfkantigen Brocken und Klumpen. Innerhalb eines Lavastroms kann Pāhoehoe-Lava in ʻAʻā-Lava übergehen, wenn die Lava abkühlt, Gas verliert und dabei zäher wird.