Nachweis einer einzigen großen Magmenkammer in nur drei bis vier Kilometern Tiefe Magma unter Hawaii so hoch wie nirgendwo - scinexx | Das Wissensmagazin
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Nachweis einer einzigen großen Magmenkammer in nur drei bis vier Kilometern Tiefe

Magma unter Hawaii so hoch wie nirgendwo

Aa-Lava auf Hawaii © USGS

Unter den Vulkaninseln Hawaiis liegt das heiße Magma in nur drei bis vier Kilometern – und damit in einer so geringen Tiefe wie nirgendwo sonst auf der Erde. Das enthüllt eine jetzt vorgestellte Studie amerikanischer Geoforscher. Sie beendet auch die Debatte darüber, ob es eine oder mehrere auch Magmenkammern unter der vulkanischen Inselkette gibt: Die mittels einer neuen Technologie ermittelten Daten weisen auf nur eine große Kammer hin.

Die Inseln von Hawaii verdanken ihre Existenz einem vulkanischen Hotspot. Doch was sich in der Tiefe unter den Inseln genau abspielt, war bisher weitestgehend unbekannt. Unklar war unter anderem, warum die bei Eruptionen austretende Lava eine so unterschiedliche Zusammensetzung aufweist. Einer Theorie nach könnte dies damit zusammenhängen, dass es mehrere Magmenkammern unter den Inseln gibt, die die Vulkane speisen. Belege dafür gab es jedoch nicht.

Elementverhältnis verrät Kristallisationstiefe

Jetzt hat die Geowissenschaftlerin Julie Ditkof von der Ohio State Universität diese Frage erstmals eindeutig geklärt. Ihre Ergebnisse stellte sie am 14. Dezember 2010 beim Treffen der American Geophysical Union in San Francisco vor. Für ihre Studie nutzte sie eine von Michael Barton, Professor für Geowissenschaften an der Ohio State Universität ursprünglich für die Analyse von Magmaproben auf Island entwickelte Technik. Mit ihr lässt sich aus dem Verhältnis bestimmter Elemente in dem Magma, beispielsweise Aluminium zu Kalzium oder Kalzium zu Magnesium berechnen, unter welchem Druck die Magma kristallisiert ist. Aus diesem Druck wiederum kann dann die Tiefe ermittelt werden, in der dies geschah.

Magmenkammer nur vier Kilometer unter der Oberfläche

Die Analyse ergab Erstaunliches: Unter Hawaiiliegt das Magma in nur drei bis vier Kilometern Tiefe und damit extrem nah unter der Oberfläche. „Hawaii ist ohnehin schon einzigartig unter den Vulkansystemen, weil es ein so ausgedehntes Röhrensystem besitzt und weil die austretende Magma eine einzigartige und vielfältige chemische Zusammensetzung hat“, erklärt Ditkof. „Jetzt wissen wir zudem, dass die Kammer in einer so geringen Tiefe liegt wie nirgendwo sonst auf der Erde.“

Auf Island beispielsweise, ebenfalls einem vulkanischen Hotspot, liegen die Magmenkammern in einer durchschnittlichen Tiefe von 20 Kilometern. Nach Ansicht von Ditkof bedeutet dies, dass die Erdkruste unter Hawaii noch einmal deutlich dünner ist als unter Island. Doch deshalb müssen die Hawaiianer sich keine Sorgen machen: „Die Kruste wird von der Magmenkammer nicht aufgeschmolzen, sie schwimmt stattdessen darüber“, erklärt die Forscherin.

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These mehrerer Kammern widerlegt

Die Ergebnisse klären auch die langjährige Debatte über den Ursprung der so unterschiedlichen chemischenZusammensetzungen der Lava auf Hawaii: Denn klar ist nun, dass es nur eine einzige, große Magmenkammer unter der Inselkette gibt. Sie versorgt die Vulkane über eine Vielzahl von unterschiedlichen Röhren und Schloten. Diese Schlussfolgerung bestätigt auch vorhergehende seismische Studien, die ebenfalls nur Hinweise auf eine Kammer gefunden hatten.

Die von Ditkof eingesetzte Technik eröffnet auch neue Möglichkeiten der Vulkan-Überwachung. Denn regelmäßige Analyse der Magmenproben könnte auch Aufschluss über die Druckverhältnisse in der Magmenkammer geben. Da bevorstehende Eruptionen die Druckverhältnisse verändern, lässt sich so die Vorhersage und Frühwarnung verbessern.

(Ohio State University, 27.12.2010 – NPO)

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