Fumarole

Eine Fumarole ist ein Schlot in der Erdoberfläche, der Dampf und vulkanische Gase ausstößt. Der Begriff leitet sich vom lateinischen Wort fumus ab, was Rauch bedeutet. Fumarolen sind eng mit anderen hydrothermalen Erscheinungen wie heißen Quellen und Geysiren verwandt, aber im Gegensatz zu diesen fehlt Fumarolen flüssiges Wasser an der Oberfläche – das Wasser verdampft, bevor es austritt, was zu Dampfstrahlen führt.

Wie sie funktionieren

Fumarolen treten dort auf, wo flaches Magma oder heißes magmatisches Gestein knapp unter der Oberfläche liegt.

1. Grundwasser-Interaktion: Regenwasser und Grundwasser sickern durch Risse im Gestein nach unten.
2. Erhitzung: Das Wasser trifft auf heißes Gestein oder Magma, erhitzt sich schnell und verdampft schlagartig.
3. Gasmischung: Dieser Dampf mischt sich mit magmatischen Gasen (Volatilen), die direkt aus dem geschmolzenen Gestein darunter entweichen.
4. Emission: Der Druck zwingt das Gemisch aus Dampf und Gas durch Risse zurück an die Oberfläche, wo es als kontinuierlicher Strahl oder Fahne austritt.

Chemische Zusammensetzung

Während Wasserdampf typischerweise 90 % oder mehr der Emission ausmacht, besteht der restliche Anteil aus starken vulkanischen Gasen:

• Kohlendioxid (CO₂): Farblos und geruchlos, aber in hohen Konzentrationen gefährlich.
• Schwefeldioxid (SO₂): Verantwortlich für den stechenden, beißenden Geruch, der oft mit Vulkane assoziiert wird.
• Schwefelwasserstoff (H₂S): Das Gas, das für den charakteristischen Geruch nach „faulen Eiern“ verantwortlich ist.
• Chlorwasserstoff (HCl) und Fluorwasserstoff (HF): Korrosive Säuregase.

Mineralablagerung

Die von Fumarolen emittierten Gase sind reich an gelösten Mineralien. Wenn die heißen Gase austreten und bei Kontakt mit der Luft abkühlen, fallen diese Mineralien aus und verkrusten den Schlot.

• Gediegener Schwefel: Hellgelbe Schwefelkristalle sind die häufigste Ablagerung.
• Sulfate: Mineralien wie Gips und Alunit können bunte weiße, orangefarbene oder rote Krusten bilden. Dieser Prozess der Gesteinsumwandlung durch saure Gase wird als fumarolische Alteration bezeichnet und verwandelt oft hartes Gestein in weichen, bunten Ton.

Solfataren und Mofetten

Geologen klassifizieren Fumarolen manchmal nach ihrer Chemie:

• Solfatare: Eine Fumarole, die schwefelhaltige Gase (SO₂ und H₂S) ausstößt. Der Name stammt von der Solfatara di Pozzuoli in Italien.
• Mofette: Eine Fumarole, die hauptsächlich Kohlendioxid (CO₂) ausstößt. Diese finden sich oft in ruhenden Vulkangebieten, wo das Magma abkühlt und entgast.

Indikatoren für vulkanische Aktivität

Fumarolen sind wichtige Überwachungsinstrumente für Vulkanologen.

• Temperaturänderungen: Ein plötzlicher Anstieg der Fumarolentemperatur kann darauf hindeuten, dass Magma aufsteigt.
• Chemische Veränderungen: Eine Verschiebung im Verhältnis der Gase (z. B. mehr SO₂ im Verhältnis zu CO₂) kann neue Magmainjektionen signalisieren. Die Überwachung dieser Schlote ermöglicht es Wissenschaftlern, potenzielle Ausbrüche vorherzusagen.

Wirtschaftliche und ökologische Bedeutung

• Geothermie: Fumarolenfelder sind Hauptziele für Geothermiekraftwerke, die den Dampf nutzen, um Turbinen anzutreiben (z. B. The Geysers in Kalifornien).
• Extremophile: Die heiße, saure Umgebung um Fumarolen beherbergt einzigartige mikrobielle Lebensformen, die als Extremophile bekannt sind und Hinweise auf den Ursprung des Lebens auf der Erde und möglicherweise auf anderen Planeten geben.