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Die Position der Hawaii-Inseln unter dem Einfluss globaler Plattenbewegungen und Mantelströmungen |
Die Position der Hawaii-Inseln unter dem Einfluss
globaler Plattenbewegungen und Mantelströmungen
Neue Berechnungen führen zu Annäherung an die Spur des Hotspots
unter Hawaii
Bayreuth (UBT). In der Karte des Pazifikraumes fällt die perlschnurartige Anordnung der Hawaii-Inseln ins Auge. Spezialkarten des Meeresbodens zeigen sogar, dass sich die Inselgruppe nach einem scharfen Knick in den untermeerischen Erhebungen ("seamounts") der benachbarten Emperor-Kette fortsetzt. Ihre Existenz verdanken die Inseln und Erhebungen einem "hotspot", wie Geowissenschaftler vulkanische Gebiete im Inneren von tektonischen Platten bzw. Gebiete mit besonders aktivem Vulkanismus an Plattenrändern bezeichnen. Als Beispiele für diesen Vulkanismus seien einerseits Hawaii inmitten der Pazifischen Platte und andererseits Island auf dem mittelatlantischen Rücken zwischen der amerikanischen und der eurasischen Platte angeführt.
Hotspots ("heiße Flecken") werden durch "Mantelplumes", d.h. durch
räumlich begrenzte pilzartige Aufströme von vergleichsweise heißem
und deshalb leichter verformbaren Material aus dem unteren Erdmantel hervorgerufen.
Der bis in eine Tiefe von 2900 km reichende Erdmantel besteht zwar aus festem
Gestein, kann sich dennoch über geologische Zeiträume wie eine
hochviskose Flüssigkeit (z.B. Zahnpasta) verformen. Motor der Verformungen
sind sowohl großräumige Strömungen im Erdmantel, die im Zusammenhang
mit den Plattenbewegungen an der Oberfläche stehen, als auch die räumlich
begrenzten Mantelplumes, die als nahezu stationär anzusehen sind und
ihre Lage viel langsamer verändern als die driftenden Platten an der
Erdoberfläche. Die nahezu ortsfesten Hotspots werden deshalb als Bezugssystem
für die Berechnung der relativen Bewegungen der Platten verwendet.
Wenn die Platten mit einigen cm/Jahr über die Hotspots driften, entstehen
Vulkanketten wie die von Hawaii. Das eine Ende einer derartigen Kette wird
von einem
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Überhöhte Reliefdarstellung der Hawaii-Emperor-Kette im Pazifik. Die Hawaii-Inseln befinden sich oben in der Mitte der Abbildung. An die Hawaii-Kette schließt sich mit einem fast rechtwinkligen Knick die Emperor-Kette an (unten; nach Smith und Sandwell, Science 1997). |
Für die Spur des Hawaii-Hotspots stimmten bisher die auf diesen Grundlagen
beruhenden Berechnungen nicht mit der tatsächlichen Lage der Hawaii-Inseln
und den Emperor-Seamounts überein. In der neuesten Ausgabe der renommierten
Fachzeitschrift Nature beschreibt Bernhard Steinberger (Bild ),
der sich nach längeren Forschungsarbeiten am Japanischen Meeresinstitut
in Yokusuka derzeit wieder am Bayerischen Geoinstitut aufhält, zusammen
mit seinen Kollegen Rupert Sutherland/Neuseeland und Richard J. O'Connell/USA
die möglichen Ursachen für die unterschiedliche theoretische und
tatsächliche Position der durch die Inselkette abgebildeten Spur des
Hotspots unter Hawaii.
Die Forscher setzten dafür Daten aus den Bewegungen anderer benachbarter Großplatten im Schollenmosaik an der Erdoberfläche ein und berechneten unter der Annahme, dass Hotspots ortsfest sind, großräumige Strömungen im Erdmantel. Aus diesen Berechnungen gewinnen sie Erkenntnisse über die Ortsveränderung bzw. die Verformung von Mantelplumes und ihrer vertikalen Zufuhrkanäle. In ihren Berechnungen, die als zusätzlichen Parameter die interne Verformung der beteiligten Krustenplatten mit z.B. Dehnungen in der Größenordnung von mehreren hundert Kilometern berücksichtigen, kommen die Wissenschaftler der tatsächlichen Position der Inselketten für den Zeitraum zwischen 83 und 65 Millionen Jahren nun schon erstaunlich nahe.
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©
Bayerisches GeoInstitut
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