Rätselhaftes Phänomen: Einige Vulkane treten nicht im Inneren von Grabenbrüchen auf, sondern erst kilometerweit entfernt. Wie ihr Magma dorthin kommt und was sie so weit von diesen Nahtstellen der Erdkruste absdrängte, war bisher unbekannt. Geoforscher haben dieses Rätsel nun gelöst. Ihr im Fachmagazin „Nature Geoscience“ veröffentlichtes Modell erklärt auch, warum beispielsweise im Oberrheingraben keine Feuerberge stehen.
Grabenbrüche gehören zu den wichtigsten tektonischen Erscheinungen unseres Planeten. Diese typischen Täler, wie beispielsweise der Oberrheingraben oder das Rift-Tal in Ostafrika, entstehen dort, wo sich die Erdkruste dehnt oder wo die Erdplatten auseinanderdriften. Weil dort die Kruste dünn und rissig wird, bilden sich entlang dieser Gräben oft auch Vulkane. Seltsamerweise aber treten ihre Schlote oft nicht direkt im Graben zutage, sondern die Feuerberge entstehen viele Kilometer weit außerhalb. Warum, war bisher unbekannt.
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Francesco Maccaferri vom GeoForschungsZentrum GFZ in Potsdam und seine Kollegen haben nun die Ursache für dieses seltsame Phänomen gefunden. Auf die Spur brachte sie ein Computermodell der Vorgänge in der Tiefe eines Grabenbruchs. In diesem simulierten sie, wie sich im Untergrund Magmagänge bilden und in welche Richtung sie führen.
Dabei zeigte sich: Wenn sich die Erdkruste innerhalb eines Graben ausdünnt, wird sie entlastet und verformt sich dadurch. Das aber führt dazu, dass sich das Spannungsmuster in der Erdkruste ändert. Als Folge wird das aus der Tiefe aufsteigende Magma in Gänge gesteuert, die schräg von den Magmaquellen in der Riftzone nach oben abzweigen und erst kilometerweit von der Achse des Grabenbruchs entfernt zutage treten.
Verhinderte Vulkane
„Unser Modell zeigt, dass Vulkanismus an Spreizungszonen auf zwei unterschiedliche Arten auftreten kann“, erklärt Maccaferri. „Im Fall von flachen, breiten Grabenbrüchen tritt das Magma direkt oberhalb der tiefsitzenden Magmaquelle an der Erdoberfläche aus, während im Fall von tiefen, schmalen Grabenbrüchen das Magma außerhalb der Grabenschultern austritt.“ Da der Aufstiegsweg des Magmas im zweiten Fall anfänglich fast horizontal erfolgt, kann es im Extremfall bereits in der Kruste erstarren, ohne dass Vulkanismus an der Erdoberfläche sichtbar wird. Das erklärt beispielsweise auch, warum in Gräben wie am Oberrhein kaum Vulkane existieren.
Dabei bleibt der Vorgang nicht statisch: Hält die Dehnung der Kruste ausreichend lange an und die Spreizungszone erreicht ein gewisses Alter, dann lagern sich die horizontalen Magma-Einströme schließlich auch in der flacheren Kruste ab. „In diesem Fall sagt unser Modell richtigerweise voraus, dass sich weitere Magma-Intrusionen entlang der Spreizungsachse ausbreiten“, erklärt Eleonora Rivalta vom GFZ. Ein Beispiel dafür ist die Afarsenke in Äthiopien, hier liegen zahlreiche Magmareservoire in weniger als zehn Kilometern Tiefe und speisen Vulkane im Grabengebiet. (Nature Geoscience, 2014; doi: 10.1038/NGEO2110)
(Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, 24.03.2014 – NPO)
