Magma: Entstehung, Aufstieg und Ausbrüche

Magma ist eine heiße Mischung aus Gesteinsschmelze, Mineralen, Kristallen und Gasen. Auch Wasser kann darin enthalten sein. Es muss nicht vollständig flüssig sein: Häufig sind nur Teile eines Gesteins geschmolzen.

Der Name richtet sich nach dem Ort:

• Im Erdinneren: Magma
• An der Erdoberfläche: Lava

Beim Austritt können zuvor gelöste Gase entweichen. Magma und Lava sind daher nicht in jeder Hinsicht genau gleich zusammengesetzt.

Magma kann etwa 700 bis 1300 °C heiß sein. Seine genaue Temperatur hängt unter anderem von der Zusammensetzung und dem Bildungsraum ab. Es gibt deshalb nicht die eine Temperatur für jedes Magma.

Der Erdmantel ist trotz seiner hohen Temperatur überwiegend fest. Der große Druck in der Tiefe erhöht die Temperatur, die zum Schmelzen nötig ist. Gestein wird deshalb nur unter passenden Bedingungen und häufig nur teilweise zu Magma.

Drei Vorgänge können das Schmelzen ermöglichen:

1. Druckentlastung: Steigt heißes Gestein auf oder bewegen sich Platten auseinander, sinkt der Druck. Das Gestein kann zu schmelzen beginnen, ohne dass seine Temperatur stark steigen muss. Dieser Vorgang tritt beispielsweise an mittelozeanischen Rücken auf.
2. Temperatursteigerung: Zusätzlich zugeführte Wärme kann Gestein über seine Schmelztemperatur bringen.
3. Wasserzugabe: In einer Subduktionszone taucht eine Platte unter eine andere. Mitgeführtes Wasser senkt die Schmelztemperatur des Mantelgesteins. Dadurch kann Magma entstehen.

Magma besitzt meist eine geringere Dichte als das umgebende feste Gestein. Es erfährt deshalb Auftrieb und kann durch Spalten und Schwächezonen nach oben gelangen.

Der Weg lässt sich als Prozesskette darstellen:

1. Ein Teil des Gesteins schmilzt.
2. Die Schmelze löst sich aus dem umgebenden Gestein.
3. Das leichtere Magma steigt auf.
4. Es sammelt sich in der Erdkruste, zum Beispiel in einer Magmakammer.
5. Es erstarrt dort oder steigt bei passenden Druckverhältnissen weiter auf.
6. Erreicht es die Erdoberfläche, tritt es als Lava aus oder wird zusammen mit Gasen und Gesteinsmaterial herausgeschleudert.

Der Aufstieg hängt nicht nur von der Dichte ab. Auch die Zähflüssigkeit des Magmas sowie Druck und Temperatur beeinflussen, wie leicht es sich bewegt.

Die Viskosität beschreibt den Fließwiderstand eines Stoffes. Magma mit hoher Viskosität ist zähflüssig; Magma mit niedriger Viskosität fließt leichter.

Im Magma sind Gase gelöst. Beim Aufstieg und bei sinkendem Druck können sie freigesetzt werden. In zähflüssigem Magma können die Gase schlechter entweichen. Dadurch kann sich Druck aufbauen und ein explosiver Ausbruch wahrscheinlicher werden.

Effusiv bedeutet, dass Lava vergleichsweise ruhig ausfließt. Explosiv bedeutet, dass Gasdruck Magma und Gesteinsmaterial heftig herausschleudern kann.

Basaltisches Magma ist meist dünnflüssiger und gasärmer. Rhyolithisches Magma ist siliziumreich und sehr zähflüssig. Andesitisches Magma liegt in seiner Zusammensetzung zwischen diesen beiden Gruppen. Das tatsächliche Verhalten hängt jedoch immer auch von Temperatur, Druck, Zusammensetzung und Gasgehalt ab.

Kühlt Magma ab, kristallisieren Minerale und das Material erstarrt zu magmatischem Gestein. Der Ort der Abkühlung führt zu zwei wichtigen Bezeichnungen:

• Plutonit: Magma erstarrt unterirdisch; Granit ist ein Beispiel.
• Vulkanit: Lava erstarrt an der Erdoberfläche; Basalt ist ein Beispiel.

Während Magma abkühlt, kann sich seine Zusammensetzung verändern. Bei der Magmadifferenzierung kristallisieren etwa bestimmte Minerale früher aus. Außerdem können sich verschiedene Magmen mischen oder Bestandteile des Umgebungsgesteins aufgenommen werden. So können aus einem Ausgangsmagma unterschiedliche Magmen und Gesteine hervorgehen.

Auch die Bedingungen an der Erdoberfläche prägen das Ergebnis:

• Kissenlava entsteht bei rascher Abkühlung unter Wasser und bildet kissenartige Körper.
• Stricklava besitzt eine gewundene, seil- oder strickähnliche Oberfläche.
• Bims entsteht, wenn gasreiche Lava schaumartig aufgebläht wird und mit vielen Hohlräumen erstarrt. Dadurch kann Bims auf Wasser schwimmen.
• Tuff entsteht aus verfestigter Vulkanasche und verfestigtem Vulkanstaub. Er ist daher nicht einfach nur ein erstarrter Lavastrom.

Du kannst Magma nun als Teil einer Prozesskette erklären: Gestein schmilzt unter bestimmten Bedingungen teilweise, das leichtere Magma steigt auf, sammelt sich oder erreicht die Oberfläche. Seine Viskosität und seine Gase beeinflussen den Ausbruch; der Ort und die Bedingungen der Abkühlung prägen die entstehenden Gesteine.