Pyroklastischer Strom

Pyroklastische Ströme, wissenschaftlich als pyroklastische Dichteströme (PDCs) bezeichnet, sind wohl die verheerendsten und komplexesten aller vulkanischen Phänomene. Es sind bodennahe Lawinen aus heißer Asche, Bimsstein, Gesteinsfragmenten (Tephra) und vulkanischem Gas, die die Hänge eines Vulkans hinunterrasen und fast alles auf ihrem Weg zerstören.

Fluiddynamik: Strom vs. Seite (Surge)

Obwohl oft synonym verwendet, unterscheiden Geologen zwei Hauptkomponenten dieser Ströme basierend auf Partikelkonzentration und Turbulenz:

1. Der Basale Strom

Der Kern des Phänomens ist ein hochkonzentrierter Strom. Diese dichte Mischung aus Gestein und Gas folgt der Topographie des Landes und kanalisiert sich in Tälern und Senken. Er verhält sich ähnlich wie eine flüssige Lawine, schleift am Boden entlang und verursacht durch Aufprall und Abrieb immense physische Zerstörung.

2. Die Pyroklastische Seite (Surge)

Oft begleitet den basalen Strom eine “Surge” (Glutwolke) – eine verdünnte, turbulente Wolke aus Asche und Gas, die sich vom Hauptstrom entkoppeln kann. Im Gegensatz zum basalen Strom sind Surges nicht an die Topographie gebunden. Da sie weniger dicht sind als der Strom, können sie über Kämme und Hügelkuppen klettern und Gebiete treffen, die vor der Hauptlawine sicher scheinen. Diese Dynamik macht sie besonders unberechenbar und tödlich.

Geschwindigkeit und Thermische Eigenschaften

Die kinetische Energie eines pyroklastischen Stroms ist atemberaubend.

• Geschwindigkeit: Sie bewegen sich typischerweise mit Geschwindigkeiten von mehr als 80 km/h, können aber je nach Steilheit des Hangs und Materialvolumen Geschwindigkeiten von über 700 km/h erreichen.
• Temperatur: Die Innentemperatur des Stroms liegt gewöhnlich zwischen 200°C und 700°C. Diese extreme Hitze kann Holz augenblicklich verkohlen und den Tod durch thermischen Schock oder Ersticken verursachen, noch bevor ein physischer Aufprall erfolgt.

Bildungsmechanismen

Pyroklastische Ströme sind in ihrer Entstehung nicht einheitlich; sie entstehen aus spezifischen vulkanischen Ereignissen:

1. Säulenkollaps: Die häufigste Ursache (Soufrière-Typ). Eine Eruptionssäule wird zu dicht und schwer, um vom Gasdruck getragen zu werden, und kollabiert zurück auf die Flanken des Vulkans.
2. Domkollaps: Ein wachsender Lavadom wird durch Schwerkraft oder inneren Gasdruck instabil und zerfällt in eine heiße Lawine (Merapi-Typ).
3. Laterale Explosion: Eine seitliche Explosion, wie 1980 am Mount St. Helens, die den Strom horizontal statt vertikal lenkt.

Interaktion mit Wasser

Wenn ein pyroklastischer Strom auf ein Gewässer trifft, erlischt er nicht einfach.

• Dampfexplosionen: Das Wasser verdampft schlagartig, was sekundäre phreatische Explosionen verursachen kann.
• Tsunamis: Die Masse des Stroms, die das Wasser verdrängt, kann massive vulkanische Tsunamis auslösen, wie beim Ausbruch des Krakatau 1883.
• Floßbildung: Die leichteren Bestandteile des Stroms (Bimsstein) können schwimmen und riesige Flöße aus dampfendem Gestein auf der Meeresoberfläche bilden.

Der Geologische Befund: Ignimbrite

Wenn ein pyroklastischer Strom zum Stillstand kommt, hinterlässt er eine Ablagerung, die als Ignimbrit bekannt ist. Diese Ablagerungen können von loser, unverfestigter Asche bis zu festem Gestein reichen, wenn das Material heiß genug war, um beim Absetzen miteinander zu verschmelzen (zu verschweißen). Geologen untersuchen diese Ignimbritdecken, um die Geschichte alter Supereruptionen zu kartieren, da sie oft tausende von Quadratkilometern bedecken. Die spezifischen Schweißmuster im Gestein können die Temperatur und Dicke des ursprünglichen Stroms offenbaren.