Mantelplume spielt geringere Rolle für den Supervulkan als gedacht Yellowstone: Pazifik statt Hotspot? - scinexx | Das Wissensmagazin
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Yellowstone: Pazifik statt Hotspot?

Mantelplume spielt geringere Rolle für den Supervulkan als gedacht

Der Yellowstone-Supervulkan könnte seine Hitze von woanders herbekommen als bisher angenommen. Hier ein Blick auf den Castle Geysir. © Flicka/ CC-by-sa 3.0

Überraschend anders: Der Yellowstone-Supervulkan wird offenbar doch nicht von einem Hotspot gespeist – oder zumindest nicht hauptsächlich. Stattdessen scheint ein Großteil seiner Hitze vom Mantelbereich unter dem küstennahen Pazifik zu stammen, wie neue Messdaten und Modelle nahelegen. Das Innenleben des aktiven Supervulkans ist demnach deutlich komplexer als bisher angenommen, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature Geoscience“ berichten.

Unter dem Yellowstone-Nationalpark in den USA liegt einer der größten Supervulkane der Erde – und einer der aktivsten. Seine vergangenen Eruptionen überzogen weite Teile Nordamerikas mit Asche und lösten jahrelang dauernde vulkanische Winter aus. Gängiger Lehrmeinung nach speist ein Hotspot im Erdmantel die beiden Magmakammern unter dem Supervulkan. Doch wie genau dieses Magma vom Mantelplume in die Kruste gelangt, ist bisher nur in Teilen geklärt.

Untergrund seismisch „durchleuchtet“

Eine ebenso überraschende wie provokante Antwort liefern nun Quan Zhou von der University of Illinois und seine Kollegen. Denn ihrer Untersuchung nach könnte der Hotspot weniger mit dem Supervulkan zu tun haben als bisher gedacht. Für ihre Studie haben sie das Gebiet des Yellowstone-Vulkans bis zur Pazifikküste einer seismischen Tomografie unterzogen. Dabei dienen Erdbebenwellen und andere Erschütterungen als Anzeiger für die Beschaffenheit des Untergrunds.

Ihre Daten speisten die Forscher in ein geodynamisches Modell ein, das die Wärmeverteilung im Untergrund und dessen Entwicklung auf Basis tektonischer Veränderungen über die letzten 20 Millionen Jahre rekonstruiert. „Unser Ziel war es, ein Modell zu finden, das das abbildet, was wir heute über und unter der Oberfläche sehen“, erklärt Zhou.

Das Innenleben des Yellowstone-Supervulkans © Hsin-Hua Huang/ University of Utah

Pazifischer Hitze-Einstrom statt Hotspot

Dabei zeigte sich Überraschendes: „Es scheint, dass der Mantelplume unter dem Westen der USA im Laufe der Zeit eher tiefer nach unten sinkt“, berichtet Zhous Kollege Lijun Liu. „Das deutet darauf hin, dass etwas näher an der Oberfläche Liegendes den Aufstieg des Plumes stört.“ Analysen ergaben, dass eine abgetauchte ozeanische Platte aus der Plattengrenzregion im Pazifik diese Störung verursacht.

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„Unsere Modelle zeigen, dass die Hitzequelle hinter dem Yellowstone-Vulkanismus nicht vom Mantelplume stammt, sondern aus dem flachen ozeanischen Mantel an der pazifischen Nordwestküste“, erklärt Liu. Demnach erzeugt die unter die Westküste der USA absinkende ozeanische Farallon-Platte einen Hitzeeinstrom aus dem pazifischen Mantel bis unter das Yellowstone-Gebiet.

Überprüfung durch chemische Analysen

„Der Yellowstone Mantelplume trägt nach unseren Erkenntnissen kaum etwas zur Entstehung der Yellowstone-Vulkanprovinz bei“, sagen die Forscher. Stattdessen bezieht der Supervulkan einen Großteil seiner Hitze aus dem Mantelbereich unter dem küstennahen Pazifik. Ein weiterer, schwächerer Wärmestrom könnte ihrem Modell nach auch die Basin-and-Range-Vulkanprovinz im Südwesten der USA gespeist haben.

Ob ihre Theorie stimmt, wollen die Wissenschaftler als nächstes durch chemische Analysen überprüfen. „Das kann uns helfen, den Ursprung des Magma zu bestimmen, weil Gestein aus einem Mantelplume und von oberflächennahen tektonischen Platten chemisch unterschiedlich zusammengesetzt sind“, so Zhou. (Nature Geoscience, 2017; doi: 10.1038/s41561-017-0035-y)

(University of Illinois at Urbana-Champaign, 19.12.2017 – NPO)

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