Spektrum der Wissenschaft - Oktober 2017

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Auf La Palma wird man im wahrsten Sinn des Wor-

tes auf Schritt und Tritt mit dem vulkanischen Ur-

sprung der Kanaren konfrontiert. Selbst manche

Gehwege erwecken den Eindruck, man würde über er-

kaltete Lava wandeln – sie zeigen das charakteristische

Muster der Basaltsäulen, die auf der Insel an vielen Or-

ten anzutreffen sind (siehe Foto

auf der rechten Seite). Die im-

posanten Gebilde sind eine ty-

pi sche Hinterlassenschaft des

Vulkanismus und haben an

einigen Plätzen der Erde Be-

rühmtheit erlangt, beispielsweise der Giant’s Causeway

in Irland oder die Säulen von Svartifoss in Island (großes

Bild oben).

Die Bruchstrukturen sehen im Querschnitt ein wenig

wie Natursteinmauern aus, bei denen leicht unterschied-

lich geformte Brocken wie in einem Puzzle passgenau

aneinandergefügt werden. Die polygonalen Muster der

Basaltsäulen hingegen sind ganz von selbst entstanden.

Vermutlich beruht ein großer Teil ihrer Faszination auf

der seltsamen, scheinbar planmäßigen Ordnung und auf

der Vorstellung, welche gewaltigen Prozesse sich dabei

wohl abgespielt haben mögen. Diesen kann man mit

physikalischen Mitteln auf die Spur kommen.

Wenn flüssige Lava nach einem Vulkanausbruch

erstarrt, schrumpft das Volumen des erkaltenden Ba-

salts. Infolgedessen ziehen die Teilchen der zuerst ab-

kühlenden obersten Gesteinsschicht immer stärker

aneinander in alle Richtungen.

Die Unterseite ist fest mit dem

noch heißen Boden verbunden.

Das hindert sie daran, dem Zug

nachzugeben, und so baut sich

eine wachsende Spannung im

Material auf. Wenn diese schließlich ein kritisches Maß

überschreitet, bricht die Oberseite auf, vornehmlich an

zufällig vorhandenen Schwachstellen.

Die Risse sorgen für eine erste Entspannung. Mit fort-

schreitender Abkühlung treten in den nunmehr ge-

trennten Bereichen allerdings erneut Zugkräfte auf. Es

kommt zu weiteren Brüchen und sekundären Rissen.

Diese können die meiste Energie freisetzen, indem sie

die Spannungen auflösen, die vom primären Riss noch

nicht ausgeglichen wurden – das sind gerade die parallel

zu Letzterem verlaufenden Zugkräfte. Das lenkt die

Risse vornehmlich so, dass sie schließlich annähernd

senkrecht auf den alten Riss auftreffen (siehe Bild links).

Auf diese Weise zerfällt die Oberflächenschicht des

Basalts schließlich in ein System voneinander isolierter

Inseln mit vielen rechten Winkeln.

Der Vorgang erinnert an die Entstehung von Trocken-

rissen, auch wenn dort die Substanz nicht durch Ab-

kühlung schrumpft, sondern durch Wasserverlust (»Das

Schicksal einer Pfütze«, Spektrum Oktober 2015, S. 56).

Wegen dieser Ähnlichkeit untersuchen Wissenschaftler

sogar seit einigen Jahren eintrocknende Stärke-Wasser-

Die Spannung ist parallel zu einem bestehenden Riss

(schwarz) maximal. Neue Spalten (rot) werden daher

senkrecht auf den Riss zu gelenkt.

Dieses Ufer von fremdartiger Schönheit besteht

aus einer langen Reihe hoher Basaltsäulen

Jules Verne (1828 –1905)

H. JOACHIM SCHLICHTING

SCHLICHTING!

SÄULEN DER ERDE

Wenn Lava erstarrt, erzeugen Spannungen

im abkühlenden Basaltgestein ein Netz­

werk von Rissen. Die Spalten formen tiefe

Säulen mit einem faszinierend regel­

mäßigen, meist sechseckigen Querschnitt.

H. Joachim Schlichting war Direktor des Instituts für Didaktik

der Physik an der Universität Münster. 2013 wurde er mit dem

Archimedes-Preis für Physik ausgezeichnet.

 spektrum.de/artikel/1496907

Die Basaltsäulen von

Svarti foss in Island sind

im unteren Bereich

erodiert. Im dort einseh­

baren Querschnitt

überwiegen hexagonale

Strukturen.