Der Laacher See. Historischer Kontext und Gefahrenpotenzial zukünftiger Eruptionen

Inhaltsverzeichnis

1. Vorwort

2. Einleitung:
2.1 Vulkane - Die Geheimnisse der Tiefe
2.2 Innerer Aufb au der Erde
2.3 Allgemeine Funktionsweisen von Vulkanen

3. Hauptteil:
3.1 Der Laacher See - Vulkan
3.2 Die Eruption des Laacher See - Vulkans vor 12.900 Jahren
3.3 Heutiges Gefahrenpotenzial - Wie wahrscheinlich ist eine Eruption?
3.4 Folgen einer heutigen Eruption - ״Was wäre, wenn?“
3.5 Die Vulkaneifel - Fluch oder Segen?

4. Schlussteil:
4.1 Reflektierte Schlussfolgerung in Bezugnahme auf die leitende Fragestellung

5. Anhang

6. Literatur -und Quell en verzei ch n i s
6.1 Literaturverzei chni s
6.2 Intemetquellenverzeichnis

1.Vorwort:

Die Motivation zur Bearbeitung dieses Werkes ist maßgeblich auf meine Eltern zurückzuführen, die die Landschaft der Vulkaneifel oft als Wanderlandschaft nutzen. Infolgedessen hat mich die Natur der Vulkane schon immer begeistert. Vor allem begeisterte mich das zähflüssige Magma, flüssiges Gestein, das besondere Eigenschaften vorweist und das man auch nicht oft zu Gesicht bekommt. Des Weiteren besuchten meine Eltern mit mir des öfteren das Museum ״Lavadom“, welches den historischen Ausbruch des Laacher See­Vulkans anschaulich für Kinder darstellt. Innerhalb einer Führung durch das Laacher See­Gebiet betonten die Verantwortlichen oft, dass der Vulkanismus in der Eifel noch nicht erloschen sei und dass sich der Ausbruch in jedem Fall wiederholen würde, es sei nur eine Frage der Zeit. Vor allem in der Boulevardpresse laß man Anfang 2000 immer wieder, dass Mitten in Deutschland womöglich eine ״ tickende Zeitbombe^[1] gelegen ist. Doch ist diese Angst überhaupt gerechtfertigt und welche Geschichte birgt die scheinbare Idylle in sich? Diese Fragen motivierten mich, die Funktionsweise dieses Vulkans anschaulich darzustellen und sein Gefahrenpotenzial zu erörtern.

2. Einleitung:

2.1 Vulkane - Die Geheimnisse der Tiefe

Es gibt wohl kaum ein anderes Naturereignis, das die Menschheit seit jeher so stark prägte wie der Vulkanismus. In der griechischen Mythologie bspw. führte man den Vulkanismus aufgrund seines zerstörerischen Potenzials auf den Feuergott ״Vulcanus“ zurück, wovon übrigens auch die Bezeichnung ״Vulkan“ abzuleiten ist. Diese Einstufung von damals zeigt bereits den großen Respekt, den die Menschen vor Vulkanen haben. Auch die Dichtkunst wurde von jenem mysteriösen Phänomen inspiriert. So auch Friedrich Hölderlin, einer der bedeutendsten deutschen Lyriker. In seinem Werk ״Vulkan“ (1804) beschreibt er in der 5.Strophe seine Impressionen eines Vulkanausbruchs:

״[...]Undrastlos tobend über den sanften Strom /Sein schwarz Gewölk ausschüttet\ daß weit umher Das Tal gärt, und, wie fallend Laub, vom Berstenden Hügel herab der Fels fällt[...]“^[2]

Das Gefahrenpotenzial, das von Vulkanen ausgeht, kann durch moderne Überwachungstechniken zwar begrenzt werden, allerdings nur in sehr geringem Maße. Das Grundproblem ist, dass der Ursprung vulkanischer Aktivitäten sehr tief unter der Erde liegt. Man kann zwar Bohrungen tätigen, allerdings sind diese aufgrund des Druckgradienten^[3] auch nur begrenzt möglich. Doch der Vulkanismus hat durchaus auch positive Seiten. So zeigen Vulkane durch ihre fruchtbaren Böden ein besonders für die Landwirtschaft bedeutsames Nutzen. Außerdem entstehen in letzter Zeit immer mehr Projekte, die die geothermische Energie als Wärmekraftwerk nutzen. Des Weiteren ist das durch aufsteigendes C02^[4] gefilterte Wasser seit jeher eine ausgeklügelte Marketing-Strategie des Mineralwasserkonzems ״ Volvi c“.

Mitten in Deutschland besitzen wir eine Zahl an vulkanischen Aktivitäten, die Vulkaneifel^[5]. Einer der bekanntesten Vulkane der Eifel ist der Laacher See Vulkan. Doch wie ist der Laacher See Vulkan eigentlich entstanden und besteht Gefahr, dass er in naher Zukunft ausbricht? Diesen und weiteren Fragen wird im Folgenden auf den Grund gegangen.

2.2 Innerer Aufbau der Erde

Um die Funktionsweise von Vulkanen zu verstehen, sollte man sich zunächst einmal mit dem Schalenaufbau der Erde vertraut machen.^[6] Diese Erkenntnisse wurden durch tiefe Bohrungen ins Erdinnere, aber v.a auch durch die Aufzeichnung seismischer Aktivitäten^[7] errungen. So lassen bei Bohrungen bspw. besonders abrupte Dichtesprünge auf den Schalenbau der Erde rückschließen. Zudem weiß man heute, dass sich die Schale in ihren physikalischen Eigenschaften^[8] unterscheiden. Insgesamt unterscheidet man drei Hauptschalen^[9]: Erdkruste, Erdmantel und Erdkern.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Innerer Aufbau der Erde; Quelle: https://www.klett.de/alias/1011308

Die oberste Schale, die Erdkruste, ist etwa 30-50 km dick und besitzt eine Dichte^[10] von 2,6 - 3 g/cm[3]. Ihre Entstehung ist maßgeblich auf aufsteigendes Magma zurückzuführen, das an der Erdoberfläche abgekühlt ist.^[11] An der unteren Grenze der Erdkruste können bereits Temperaturen von 1000 °c und ein Druck von 10-15 kbar vorliegen. Des Weiteren unterscheidet man zwischen der ozeanischen Erdkruste, die eine Dicke von nur wenigen Kilometern aufweist und der kontinentalen Erdkruste, die eine Dicke von bis zu 200km erreichen kann.

Die Erdkrustenabschnitte bilden zusammen mit der obersten Schicht des oberen Erdmantels^[12], die sog. Lithosphärenplatten, die auch äußere Gesteinshülle der Erde genannt werden. Die Lithosphärenplatten haben eine essentielle Bedeutung für die Entstehung von Erdbeben, denn diese bewegen sich ständig gegeneinander.

Während ein Teil des oberen Erdmantels überwiegend aus festen Materialien, wie Z.B Kristallen besteht, wird dieser Teil noch durch die sog. Asthenosphäre unterlagert. Aufgrund der hohen Temperaturen, die im Schnitt 1200 - 1500 °c betragen und des hohen Drucks, der zwischen 300 - 500 kbar beträgt, werden hier die Gesteine aufgeschmolzen.

Im Gegensatz dazu ist der untere Erdmantel wieder fest, was maßgeblich auf die enorme Druckzunahme auf 1400 kbar zurückzuführen ist. Er erreicht eine Tiefe von bis zu 2900 km, besitzt eine Dichte von 5,6 g/cm[3] und erreicht Temperaturen von 1900 - 3700 °c. Die Zusammensetzung gleicht in etwa der des oberen Erdmantels.

Dem Erdmantel schließt sich der äußere Erdkern an. Dieser ist aufgrund seiner hohen Temperaturen bis 4000 °c und des hohen Drucks von 2500 kbar wieder flüssig. Des Weiteren besitzt er eine Dichte von 12,1 g/cm[3] und besteht zum Großteil aus Eisen und Nickel und zu einem kleinen Teil noch aus Sauerstoff und Schwefel.

Der innere Erdkern erreicht eine Tiefe von bis zu 6371 km. Trotz der hohen Temperaturen von max. 5000 °c ist der innere Erdkern fest. Dies ist allerdings nicht verwunderlich, da der Druck auf 3600 kbar ansteigt, was im Vergleich zum äußeren Erdkern einem Zuwachs von etwa 50 % entspricht. Aufgrund der hohen Dichte des Erdkerns, die im inneren Erdkern 12,5 g/cm[3] erreichen kann, trägt der Erdkern zu [1]/3 der Erdmasse bei.^[13]

2.3 Allgemeine Funktionsweisen von Vulkanen

^[14]

Allgemein kann man Vulkanismus als das Phänomen definieren, bei dem Magma vom Erdmantel bis zur Erdoberfläche aufsteigt. Doch wie entsteht Magma und warum steigt es nach oben auf?

Magma entsteht meist an den Rändern der Lithosphärenplatten. In der Asthenosphäre werden die Gesteine aufgeschmolzen und bilden sog. Mantelströme^[15]. Diese können auf eine Tiefe von 100km aufsteigen, wo sie dann die festen Gesteine des oberen Erdmantels partiell aufschmelzen^[16]. Das geschmolzene Gestein ist dann das eigentliche Magma. Logischerweise besitzt das Magma eine deutlich kleinere Masse als das darüber liegende Gestein des oberen Erdmantels. Dieses übt infolgedessen einen enormen Druck auf das Magma aus, wodurch das Magma in kleinere Risse des Erdmantelgesteins diffundiert. Das Magma sammelt sich v.a an der Grenze zwischen Erdmantel und Erdkruste, die auch Moho genannt wird. Dort verbleibt ein Großteil des Magmas, denn die Erdkruste ist deutlich leichter als der Erdmantel, wo die Magmen durch partielle Aufschmelzung entstanden sind. Infolgedessen fehlt ihnen der nötige Auftrieb^[17], um in die Kruste aufzusteigen. Aus diesem Grund könnte man die Erdkruste auch als einen Schutzfilter interpretieren, der verhindert, dass die Mantelströme sofort an die Erdoberfläche gelangen. Die Magmen, die es schaffen durch Risse in die Erdkruste zu gelangen, sammeln sich dort in Magmakammern. Da immer mehr Magma nachfließt, erhöht sich der Druck in diesen Kammern , sodass es schließlich zu einer Eruption^[18] kommt. Es ist allerdings zu beachten, dass der Aufstieg von Magmen auch Jahrhunderte oder gar Jahrtausende dauern kann. So kann sich bspw. über einen sehr langen Zeitraum eine sehr große Magmakammer bilden, die in der Fachliteratur als Plume oder Hot-Spots bezeichnet werden.^{[19] [20]}

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Modellierte Darstellung des Laacher See-Vulkans bei einer Eruption; Quelle: Vulkane der Eifel (...); von Elans- Ulrich Schmincke; S.18

Des Weiteren gibt es noch unterschiedliche Möglichkeiten, wie das Magma an die Erdoberfläche gelangen kann. Man unterscheidet zwischen kontinentalen Intraplattenvidkanen, Snbdnktionszonenvidkanen und Mittelozeanische Rücken.

Die kontinentalen Intraplattenvulkane werden durch die oben erläuterten Hot-Spots gespeist. Subduktionszonenvulkane entstehen an konvergierenden Plattengrenzen, bei denen die ozeanische und die kontinentale Kruste aufeinandertreffen. Aufgrund ihrer geringeren Masse taucht die ozeanische Kruste unter die kontinentale in sog. Snbdnktionszonen, wo Teile ihrer Gesteine aufgrund der hohen Temperatur aufgeschmolzen werden. Durch das Abtauchen entstehen viele Rinnen, in denen das partiell aufgeschmolzene Magma des oberen Erdmantels bis an die Erdoberfläche aufsteigen kann.^[21]

Des Weiteren kann Magma bei divergierenden Platten aufsteigen. Wird die kontinentale Kruste gedehnt, so kann sie an einigen Stellen aufreißen. Durch das Aufreißen werden wiederum neue Rinnen für das Magma gebildet. Dabei entstehen sog. Mittelozeanische Rücken, da das Magma im Wasser sofort erkaltet und verhärtet. Dieser Prozess wird in der Fachliteratur auch Seafloor-Spreading genannt.^[22] Geschieht dies über einen längeren Zeitraum, können auch Inseln entstehen. Island ist ein gutes Beispiel dafür. Auf die Kräfte, die die Platten bewegen, werde ich im Rahmen dieser Arbeit nicht eingehen.

3. Hauptteil:

3.1 Der Laacher See-Vulkan

^{[23] [24]}

Der Laacher See ist der bekannteste Intraplattenvulkan der Vulkaneifel, die in Rheinland­Pfalz im Westen Deutschlands gelegen ist. Genauer gesagt, befindet er sich in der Osteifel und liegt in der Nähe der Städte: Andernach (8 km Ost), Bonn (37 km Nordwest), Koblenz (24 km Südost) und Mayen (11 km Norden). Der oval geformte See umfasst eine Fläche von 3,3 km[2] und ist damit der größte See in Rheinland-Pfalz^[25]. Außerdem besitzt er eine durchschnittliche Tiefe von 3 lm und eine maximale Tiefe von 55 m.^[26] Der Laacher See-Vulkan brach zuletzt etwa 10930 v.Chr. aus^[27] und gilt auch heute noch als vulkanisch aktives Gebiet.^[28] In mancherlei Literatur findet man verschiedenste Bezeichnungen für den Vulkan, mal ist er ein Maar^[29], mal ein Krater und mal ein Caldera^[30]. Um die Frage nach der richtigen Bezeichnung erörtern zu können, sollte man sich zunächst die Entstehung des Laacher Sees klar machen. Heute geht man davon aus, dass die Mulde wahrscheinlich Folge mehrerer phreatomagmatischer Explosionen entstanden ist (siehe Abb.2). Dabei steigt das gasreiche Magma aus den Magmakammer durch Risse in der Erdkruste nach oben. Nach oben sinkt der Umgebungsdruck abrupt, sodass sich Gase in Form von Gasblasen vom Magma lösen. In diesem Zustand wird das Magma förmlich zerrissen, was man auch als Fragmentierung^[31] bezeichnet. Ursache dafür ist der hohe überlastungsdruck, der durch das Ablösen der magmatischen Gase entsteht. Des Weiteren wird das Grundwasser durch die hohe thermische Energie der Magmen erhitzt, sodass es sich gemäß der thermischen Expansion^[32] ausdehnt und den hohen Druck, der durch die von den Magmen abgelösten Gasen verursacht wurde, verstärkt. Beim Austritt aus der Erdoberfläche wird dieser Druck explosionsartig nach allen Seiten hin freigesetzt, was man sich in etwa wie bei einer geschüttelten Mineralwasserflasche vorstellen kann, deren gelöste Kohlensäure einen enorm hohen Druck entstehen lässt, der beim Öffnen der Flasche freigesetzt wird. Das Gas-Partikel-Gemisch wird dabei mit Überschallgeschwindigkeit^[33] herausgeschossen, sodass ein trichterförmiger Krater entsteht. Dieser kann sich mit der Zeit ausdehnen, da Teile der Gesteine aufgrund des nachlassenden Drucks instabil werden. Dann wäre doch die Sache geklärt, der Laacher See ist ein Maar! So einfach ist es aber leider nicht, denn immerhin umfasst der Laacher See eine Fläche von 3,3 km[2], was für ein Maar eher unrealistisch groß erscheint. Deswegen geht man heute davon aus, dass Teile der Mulde erst nach der Eruption entstanden sind. So kann das Fundament des Vulkanbaus durch die entleerten Magmakammern instabil werden und infolgedessen auch zusammenbrechen.^[34] Die Vertiefung, die dabei entsteht, wird unter Fachleuten Caldera genannt.^[35] Letztendlich zeigt sich also, dass theoretisch alle drei Bezeichnungen richtig sind, da es unter Fachleuten unterschiedliche Hypothesen gibt. Somit wird sich die Frage nach der einzig richtigen Bezeichnung womöglich auch nie klären.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Entstehung des Laacher Sees; Quelle: Vulkane der Eifel (...); von Hans-Ulrich Schmincke; S.82

[...]

^[1] Aus: http://www.lupuz.de/Eine-tickende-Zeitbombe. 1056.html

^[2] Aus: Friedrich Ftölderlin: Sämtliche Werke. 6 Bände, Band 2, Stuttgart 1953, s. 63-65.

^[3] Der Umgebungsdruck steigt mit zunehmender Tiefe

^[4] Kohlenstoffdioxid

^[5] hohes Mittelgebirge im Westen Deutschland mit vulkanischer Aktivität

^[6] Für Kapitel 2.2 wird hauptsächlich folgende Quelle verwendet: https://www.klett.de/alias/1011308 Sollten andere Quellen konsultiert worden sein, sind diese ebenfalls markiert.

^[7] Bewegung der Erdplatten eines Planeten infolge von Erdbeben

^[8] Temperatur, Druck, Dichte und Aggregatszustand

^[9] Von außen nach innen

^[10] Verhältnis zwischen Masse und Volumen (Aus: https://de.wikipedia.org/wiki/Dichte. Stichwort: Dichte)

^[11] Aus: Vulkane der Eifel (...): von Hans-Ulrich Schmin>

^[12] 50 - 100 km unter der Erdoberfläche

^[13] Aus: Allgemeine Geologie: von Edward J. Tarbuck, Frederick к. Lutgens: s.390

^[14] Für Kapitel 2.3 wird hauptsächlich folgende Quelle verwendet: Vulkane der Eifel (...): von Elans-Ulrich Schmin align="left">Sollten andere Quellen konsultiert worden sein, sind diese ebenfalls markiert.

^[15] siehe Kap 2.2

^[16] Nur etwa 10° 0 des Mantelgesteins werden aufgeschmolzen

^[17] Kraft, die auf Objekte in Flüssigkeiten oder Gasen wirkt und der Schwerkraft entgegengesetzt ist

^[18] Ausbruch

^[19] Aus: Fundamente Geographie Oberstufe, Klett 2014: S.22

^[20] siehe Anhang 5.1

^[21] Aus: Fundamente Geographie Oberstufe, Klett 2014; S.22-23

^[22] siehe Fußnote 16

^[23] Für Kapitel 3.1 wird hauptsächlich folgende Quelle verwendet: Vulkane der Eifel (...): von Elans-Ulrich Schmin align="left">Sollten andere Quellen konsultiert worden sein, sind diese ebenfalls markiert.

^[24] siehe Anhang 5.2

^[25] Aus: Orographische, hydrologische Daten des Laacher Sees von Burkhard Scharf, Ulrich Menn; S.44

^[26] Aus: https://de.wikipedia.org/wiki/Laacher_See. Stichwort: Laacher See

^[27] Genaueres in Kap 3.2

^[28] Genaueres in Kap 3.4

^[29] Mulde, die durch Explosion infolge von Magma-Wasser Kontakt entstanden ist.

^[30] Mulde, die durch Einsacken des Vulkans infolge einer geleerten Magmakammer entstanden ist.

^[31] siehe Anhang 5.3

^[32] Wasser nimmt bei Erhitzung an Volumen zu

^[33] Geschwindigkeiten über 1226 km/h (Im Medium Luft)

^[34] Aus: https://www.spektrum.de/lexikon/geographie/caldera/1318

^[35] Aus: http://www.vulkane.net/vulkane/eifel/laacher-see-vulkan.html