Bisher galt als Hauptursache für Blasenbildung im Magma der Druckabfall beim Aufstieg: Gelöste Gase werden frei, bilden Blasen und machen das Magma auftriebsstärker, was zu explosiven Ausbrüchen führen kann. Dieser Mechanismus wird häufig mit dem Öffnen einer Champagnerflasche verglichen.
In einem Artikel in der Fachzeitschrift Science beschreiben Forscher einen ergänzenden Mechanismus: Scherkräfte im Förderschlot erzeugen direkt Gasblasen. Unter Scherung versteht man den Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem schnelleren Fluss in der Schlotmitte und dem langsameren Fluss an den Wänden. Im Labor verwendete das Team ein zähflüssiges Analogmaterial, sättigte es mit Kohlendioxid und stellte fest, dass bei Überschreiten einer Schergrenze plötzliche Blasenbildung eintritt. Je größer die anfängliche Übersättigung mit Gas war, desto geringer war die nötige Scherung; vorhandene Blasen begünstigten weitere Blasenbildung.
Die Forscher kombinierten die Experimente mit Computersimulationen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass an Stellen mit starkem Wandfluss und hoher Viskosität Kanäle aus Blasen entstehen können, durch die Gas früh entweicht. Dadurch kann gasreiches Magma ruhig ausfließen. Umgekehrt kann starke Scherung auch viele Blasen erzeugen und so einen schnellen Aufstieg und eine Explosion begünstigen.
- Scherung über einer Schwelle löst plötzliche Blasenbildung aus
- Höhere anfängliche Übersättigung verringert die notwendige Scherung
- Vorhandene Blasen begünstigen weitere Blasenbildung
Als Beispiel nennt die Studie den Ausbruch des Mount St. Helens von 1980: Anfangs floss Lava langsam, dann führte ein Erdrutsch zu einem schnellen Druckabfall und zur Explosion. Olivier Bachmann von der ETH Zürich betont, dass die Ergebnisse helfen, Vulkanmodelle zu verbessern und Scherkräfte in Förderschloten zu berücksichtigen.
Schwierige Wörter
- blasenbildung — Entstehung von Hohlräumen durch freies Gas im Magma
- druckabfall — Verminderung des Drucks beim Aufstieg von MagmaDruckabfall beim Aufstieg, schnellen Druckabfall
- scherung — Geschwindigkeitsunterschied innerhalb eines FlussesSchergrenze
- förderschlot — Röhre, durch die Magma zur Erdoberfläche steigtFörderschloten
- übersättigung — zu viel gelöstes Gas in einer Flüssigkeitanfängliche Übersättigung
- viskosität — Maß für die Zähflüssigkeit einer Substanz
Tipp: Fahre über markierte Wörter oder tippe darauf, um kurze Definitionen zu sehen – während du liest oder zuhörst.
Diskussionsfragen
- Wie könnten die Erkenntnisse über Scherkräfte die Prognose von Vulkanausbrüchen verändern? Nenne mögliche Folgen für Warnsysteme oder Modelle.
- Welche Vor- und Nachteile hat die Möglichkeit, dass Scherung ruhigen Ausfluss statt Explosionen ermöglicht? Begründe mit Beispielen.
- Welche zusätzlichen Messungen oder Beobachtungen wären nützlich, um die Rolle von Scherung in echten Förderschloten zu prüfen?
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