Geysire sind Grundwasserphänomene, die ihr Wasser auf die gleiche Art erwärmen wie heiße Quellen. Viele kommen in direkter Nachbarschaft zu Vulkanen, oder jungen vulkanischen Gesteinen vor.
Die bedeutendsten Geysirbecken liegen im Hochland von Island, auf der Nordinsel von Neuseeland, in Indonesien, Chile, Kamtschatka und im Yellowstone N.P. in den USA, wo es alleine 200 Geysire gibt. Die Anzahl der Geysire schwankt ständig, da immer einige inaktiv werden und neue hinzukommen.
Einige Geysire spritzen ihr Wasser nur wenige cm in die Luft, während andere 100 m hohe Fontänen erzeugen. Der größte Geysir, der jemals beobachtet wurde, war der Waimangu in Neuseeland. In seiner kurzen aktiven Phase von 1899-1904 schleuderte er große Fontänen aus Dampf, schlammigem Wasser und Gesteinsfragmenten bis in eine Höhe von 450 m.
Aktivität der Geysire
Die Ruheperioden einzelner Geysire schwankt zwischen einigen Minuten bis zu mehreren Monaten. Einige Geysire eruptieren sehr regelmäßig, während andere in völlig unregelmäßigen Zeitabständen ausbrechen.Generell werden die Intervalle zwischen den Eruptionen eines Geysirs mit der Zeit immer länger. Beim großen Geysir in Island z.B. stieg sie von 30 min im Jahre 1772, auf 20 Tage 1882. Irgendwann stellen sie ihre Aktivität ein. Viele Geysire wurden in historischer Zeit inaktiv. Das große Erbeben in Montana 1959 beendete die Aktivität von einigen Yellowstone Geysiren, durch die Zerstörung ihrer Zuläufe. Es schuf jedoch gleichzeitig auch neue Geysire.
Geysire lagern Quarzsinter um ihre Austrittsöffnungen ab, die flache oder terrassenförmige Hügel bilden. Diese Sinter werden auch Geysirit genannt und können Höhen bis über drei Meter erreichen. Sehr schöne Geysiritablagerungen bildeten sich am Castle Geysir im Yellowstone Nationalpark.
Steht man am Rande eines Geysirs kann man folgendes beobachten: zunächst steht die Wassersäule ruhig im Geysirschacht. Dann, nur Sekunden vor dem Ausbruch, sieht man aus der Tiefe viele Blasen aufsteigen. Je näher sie der Oberfläche kommen, desto größer werden die einzelnen Blasen und spätestens jetzt sollte jeder seine Nase schnell in Sicherheit bringen.Mit den Blasen steigt die Wassersäule im Geysirschacht an. Kurzzeitig kann sich sogar eine Wasserglocke bilden. Schließlich läuft das Wasser über, die Blasen durchschlagen die Wasserglocke. Kurz darauf folgt eine explosive Eruption von Wasser und Dampf, die schnell zum Höhepunkt führt. Danach fällt die Eruptionssäule wieder zusammen. Das Wasser läuft teilweise zurück in den Geysirschacht, der erneut von unten mit Grundwasser aufgefüllt wird.
Das Geysir-Modell von Bunsen
Aus solchen Beobachtungen konstruierte Bunsen 1880 ein sehr einfaches Modell das die Aktivität eines Geysirs erklärt: demnach ist ein tunnelartiger Geysirschacht bis fast an die Oberfläche mit Wasser gefüllt. Die tiefen Teile der Wassersäule werden von heißen vulkanischen Gasen, oder dem direkten Kontakt zu heißem vulkanischen Gestein aufgeheizt. Dabei steigen die Temperaturen des Wassers in diesem Teil über den normalen Siedepunkt, ohne das es jedoch zu kochen beginnt. Dafür sorgt der auflastende Druck, der aus dem Gewicht der Wassersäule resultiert. Er erhöht den Siedepunkt. Doch auch unter hohem Druck beginnt das Wasser irgendwann zu kochen. Dann bilden sich Gasblasen, wodurch die erhitzteWassersäule expandiert. Wasser schwappt über den Rand des Geysirbeckens. Der Verlust von Wasser an der Oberfläche führt wiederum zu einer Absenkung des Drucks im Geysirschacht, wodurch der Siedepunkt nun etwas herabgesetzt wird. Erneut beginnt das Wasser zu kochen. Die Expansion des Dampfes schleudert mehr Wasser aus dem Schacht und der Wasserdruck im Schacht sinkt. Der gesamte erhitzte untere Teil der Wassersäule wird nun explosionsartig zu Wasserdampf, der das Gemisch aus Wasser und Dampf in einer Eruptionsäule aus dem Schacht treibt. Der Wassereruption folgt eine Dampferuption, in der der restliche Dampf entweicht. Nun wird der Geysirschacht von neuem mit Wasser aufgefüllt und der Kreislauf beginnt erneut. Der Zeitraum der Eruptionsintervalle ist abhängig vom Wasserzustom und der Dauer der Erhitzungsphase.Wasserzirkulation im Geysirschacht
So weit die Theorie. In der Realität sind Geysire jedoch Teile riesiger, wassergefüllter Grundwassersysteme, die sich bis in große Tiefen von bis zu 3 km ausdehnen. In ihnen zirkuliert das Wasser konvektiv. Solche riesigen Wasserzirkulationen können auch von den, in geringen Mengen nachgewiesenen vulkanischen Gasen nicht aufgeheizt werden.Große Intrusionen glühenden Gesteins in größeren Tiefen sind notwendig, die das darüber liegende Gestein erwärmen. In diesen Gesteinen zirkuliert das Wasser in Klüften und wird durch den Kontakt aufgeheizt. Die Temperatur steigt nicht wie im Modell mit zunehmender Tiefe an. Die maximalen Temperaturen werden in mittleren Tiefen erreicht und bleiben unterhalb diesen konstant. Das tief zirkulierende Wasser wird auf Temperaturen weit über dem Siedepunkt, den es an der Oberfläche hätte, erhitzt, aber wegen des hohen Drucks beginnt es nicht zu kochen. In diesen Regionen ist das Wasser immer 150° C bis 170° C heiß. Da seine Dichte geringer ist als die des kalten Wassers steigt es unterhalb des Geysirgebietes auf. Während des Aufstiegs geht das Gewicht der auflastenden Wassersäule zurück und schließlich beginnt das Wasser zu kochen. Die Expansion des kochenden Wassers führt zum Überlaufen an der Oberfläche und die führt wiederum zu einer Reduktion des Wasserdrucks und einer Zunahme der Extension. Aus diesem Vorgang resultiert die Eruption.
Stand: 2009