Magmatisches Eruptivgestein

Vulkangestein ist eine spezielle Art von magmatischem Gestein, das entsteht, wenn Magma die Oberfläche durchbricht und sich in der unterirdischen Umgebung verfestigt. Die Studie gibt Einblicke in vergangene und möglicherweise zukünftige vulkanische Aktivitäten.

Magma ist flüssiges Gestein, das im Inneren der Erde produziert wird und Temperaturen von 800 bis 1.200 °C erreicht. Es gibt drei Hauptmechanismen der Magmaproduktion: Hinzufügung von Wärme, Zugabe von flüchtigen Bestandteilen oder Dekompression. Jede dieser verschiedenen Arten des Schmelzens produziert bestimmte Arten von Magma und erzeugt daher Vulkane mit unterschiedlichen Eruptionsstilen und -strukturen. Dieses Video veranschaulicht die Unterschiede zwischen den Arten der Lavaablagerung in kleinem Maßstab mit Paraffinwachs und den verschiedenen Eruptionsarten anhand einer CO2-basierten Demonstration.

Hochviskose Magmen mit hohem flüchtigen Gehalt neigen dazu, die explosivsten Eruptionen zu erzeugen, verglichen mit Magmen mit niedriger Viskosität und niedrigem flüchtigen Gehalt, die im Allgemeinen die ruhigsten Eruptionen erzeugen.

Bei ruhenden Eruptionen fließt Lava von der Seite des Vulkans oder aus Rissen nach außen. Lavaströme bewegen sich in der Regel nur langsam und können daher Sachschäden, aber selten den Verlust von Menschenleben verursachen. Im Gegensatz dazu führen explosivere Reaktionen dazu, dass Magma, Gestein und Gas, die zusammen als "pyroklastisches Material" bekannt sind, aus dem Vulkan geschleudert werden.

Sowohl die Art des zu schmelzenden Mantels als auch der Grad des Schmelzens können die Zusammensetzung des Magmas beeinflussen. Das resultierende gebildete Magma wirkt sich dann auf den entstehenden Vulkan und die beobachtete Eruptionsart aus.

Im Allgemeinen ist viskoses Magma felsischer in seiner Zusammensetzung und Form als Ergebnis des Schmelzens der kontinentalen Kruste oder der kontinentalen Lithosphäre. Im Gegensatz dazu ist weniger viskoses Magma typischerweise mafisch und bildet sich beim Schmelzen der ozeanischen Lithosphäre oder beim Schmelzen des asthenopherischen Mantels. Weitere Informationen zu felsischem und mafischem Gestein finden Sie im anderen Video dieser Sammlung über Eruptivgestein.

Vulkane entstehen typischerweise durch sukzessive Ablagerungen von Lava im Laufe der Zeit. Hochviskose Lava bildet hohe, steile Gebäude, die als Stratovulkane bekannt sind. Im Gegensatz dazu wandert frei fließende Lava weiter, bevor sie erstarrt und kurze, flache Strukturen bildet, die als Schildvulkane bekannt sind.

Nachdem wir nun mit den Konzepten hinter der Magmaproduktion, der Ablagerung und dem Vulkanausbruch vertraut sind, werfen wir einen Blick darauf, wie diese im Labor simuliert werden können.

Das erste Verfahren zeigt ruhende und explosive Eruptionen. Füllen Sie zunächst einen Plastikbehälter mit dünnem Hals etwa zur Hälfte mit warmem Wasser. Um die Struktur eines Vulkans zu simulieren, vergraben Sie die Flasche unter Modelliermasse oder Teig, so dass nur die Halsöffnung der Flasche freiliegt. Fügen Sie als nächstes etwa 4 Teelöffel Backpulver hinzu.

Gib Essig in die Flasche, bis er anfängt zu sprudeln. Das Einbeziehen von Farbstoff kann die Sichtbarkeit verbessern. Für einen ruhigen Ausbruch lassen Sie die Flasche offen. Wenn die Simulation eines heftigen Ausbruchs gewünscht wird, verkorken Sie die Flasche.

Bei der ruhenden Eruption floss ein Teil des Materials wie ein Lavastrom nach außen. Die schaumige Beschaffenheit des Flusses erinnert an Lava, die mit flüchtigen Bestandteilen aufgeladen ist.

Die meisten Vulkanausbrüche sind mit flüchtigen Verlusten verbunden. Diejenigen, die besonders explosiv sind, haben beträchtliche flüchtige Emanationen. In dem verkorkten Behälter handelt es sich bei der ersten Eruption um pyroklastisches Material, das über dem Vulkangebäude in die Luft geschleudert wird. Dies deutet auch darauf hin, was in natürlich blockierten Vulkanen passieren kann.

Die nächste Demonstration bezieht sich auf die Lavaschichtung. Um dies zu demonstrieren, erwärmen Sie Paraffin auf einer heißen Platte, bis es zu einer viskosen Flüssigkeit wird. Gießen Sie das flüssige Paraffin auf eine schräge, dünne Kartonoberfläche mit Biegungen in verschiedenen Formen. Dieser abwechslungsreiche Gradient simuliert den Lavastrom auf der unebenen Oberfläche echter Vulkane. Wenn das Paraffin über die unebene Oberfläche fließt, bildet es eine unterschiedlich dicke Schicht, die das simuliert, was man auf der Oberfläche eines echten Vulkans sehen würde. Lassen Sie die erste Paraffinschicht abkühlen und gießen Sie dann eine zweite Schicht über die erste, beginnend an der gleichen Stelle. Wiederholen Sie diesen Vorgang mehrmals, um aufeinanderfolgende Lavaströme zu simulieren.

Beachten Sie, wie die Schichten mit zunehmender Entfernung von der Magmaquelle dünner werden. Beachten Sie auch, dass nachfolgende heiße Schichten oder Eruptionen darunterliegende Schichten teilweise schmelzen können.

Die Schichtung demonstriert das Prinzip der Überlagerung. Ältere Schichten befinden sich am Boden, darüber sind Ablagerungen von jüngeren Eruptionen geschichtet.

Darüber hinaus simuliert die gebogene Oberfläche der Karte die unebene Oberfläche, die bei den meisten Vulkanen zu sehen ist. Unterschiedlich dickes Magma sammelt sich an den steileren oder flacheren Teilen der Vulkanoberfläche und verändert die Landschaft des Vulkans mit jedem weiteren Ausbruch.

Das Verständnis der Zusammensetzung, der Bildung und der Eigenschaften, die zu verschiedenen Eruptionsphänomenen führen, hat für Geologen und die menschliche Bevölkerung als Ganzes enorme Anwendungen.

Das Erkennen von Arten von Vulkangestein im Feld und das Verknüpfen mit bestimmten Eruptionsstilen kann Geologen über die Art der Bedrohungen informieren, die für die umliegenden Gemeinden bestehen. Diese Informationen können bei der Umsetzung von Notfallplänen für Eruptionen oder bei gezielten Sicherheitsbauten oder Stadtplanungen helfen.

Arten von Vulkangestein können auch untersucht werden, um die Schwere oder Explosivität früherer Eruptionen zu bewerten. Diese Informationen können bei der Planung der Flächennutzung hilfreich sein. Da vulkanische Ablagerungen auch Böden und Landwirtschaft positiv beeinflussen können, können solche Flächen wirtschaftlich fruchtbar sein, wenn das Risiko eines schweren Ausbruchs als gering eingeschätzt wird.

Vulkanische Schichtungen können ein Fenster in die geologische Geschichte einer Region sein. Layer können Informationen über vergangenes Klima, Umwelt und Leben enthalten und sind leicht zu datieren, was nützliche Zeitmarkierungen für geologische Untersuchungen darstellt. Vulkane können auch malerische Landschaften schaffen, darunter der ikonische Arthur's Seat, der die Stadt Edinburgh in Schottland überragt. Dies ist der größte verbleibende Teil eines erloschenen Vulkans aus dem Karbon und wurde als Site of Special Scientific Interest ausgewiesen.

Sie haben gerade die Einführung von JoVE in vulkanische Eruptivgesteine gesehen. Sie sollten nun die verschiedenen Arten von Magma und ihre Ablagerung, die Prinzipien von Ruhe- und explosiven Eruptionen verstehen und verstehen, wie Sie diese im Labor oder zu Hause simulieren können. Danke fürs Zuschauen! Danke fürs Zuschauen!