Vulkan, Vulkane und Vulkanismus

Vulkane, Vulkanismus und die Folgen von Vulkanausbrüchen

von Ulrike Köhler

2.5. Intraplattenvulkanismus (Hot-Spots)

Ganz unabhängig von Plattengrenzen finden sich auch inmitten von Kontinenten oder Ozeanen auftretende Vulkangruppen. Diese waren der Wissenschaft lange ein Rätsel, bis zur so genannten Hot-Spot-Hypothese von Tuzo Wilson (1963).
Laut dieser These driftet ozeanische Lithosphäre über einen im Erdmantel verankerten Schmelzbereich, in dem die inselbildenden Magmen erzeugt werden. Solange sich die wandernde Platte über dem Hot-Spot befindet, entstehen ein unterirdischer Vulkan und schließlich eine Insel. Die Aktivität ist beendet sobald sich die Platte zu weit von dem vorhandenen Hot-Spot wegbewegt. Aufgrund der Bewegungen der Platte über dem Hot-Spot nimmt das Alter der Inseln mit der Entfernung von der vulkanisch aktivsten Insel linear zu.
Jason Morgan baute diese Theorie 1972 weiter aus und stellte eine These auf, nach der Hot-Spots Stellen hoher Magmenproduktion sowie Magmeneruption sind, die oberhalb von aus dem Erdmantel aufsteigenden, etwa zylindrischen heißen Mantelströmen von ca. 100 bis 150 km Durchmesser liegen. Diese Konvektionsströme aus dem Erdinnern, von Morgan als „mantle plumes“ bezeichnet, sollen nicht nur Wärme und Magma transportieren sondern auch zum Auseinanderbrechen von Platten führen und zudem eine treibende Kraft der Plattenbewegungen darstellen.
Als Hot-Spots bezeichnet man heute alle Gebiete im ozeanischen und kontinentalen Plattenbereich, in denen Vulkane gehäuft auftreten und eventuell auch noch die typische Altersabnahme zeigen. Unter allen diesen Gebieten werden Plumes vermutet. Gesamtvolumen und Masseneruptionsraten können dabei sehr unterschiedlich voneinander sein, wie ein Vergleich der Gebiete Hawaii und Snake-River-Yellowstone am einen mit dem Gebiet der Auvergne am anderen Ende des Spektrums zeigt.
Die Verankerungstheorie bezüglich der Plumes stützt sich vor allem auf die nachgewiesene lineare Alterslinie und wird zunehmend in Frage gestellt, nicht zuletzt von den Anhängern der Erdexpansion, für die eine Plattendrift nicht existent ist. Für diese Gruppe von Forschern ist es selbstverständlich, dass sich nicht die Platten, sondern die Plumes bewegen.
Die drei bedeutendsten, mantle plumes zugerechneten, Inselketten im Pazifik (Hawaii-Emperor-Kette, Tuamoto-Inseln, Gilbert-Marshall-Inseln) zeigen eine Wanderungsgeschwindigkeit von 8 bis 10 cm pro Jahr und eine Richtungsänderung, die scheinbar bei allen Inselketten gleichzeitig stattgefunden hat.
Außerhalb des Pazifik-Beckens finden sich solche überzeugenden Beispiele jedoch nur selten und einige der Hot-Spot-Spuren sind umstritten.
Auffälliges Zeichen für Hot-Spots sind die anomal hoch liegenden Krustenbereiche, die oft riesige, dem Vulkangebiet anschließende Gebiete umfassen. So zieht sich beispielsweise von den Azoren eine 1000 km lange residuale Tiefenanomalie Richtung Südosten, die sich bis in 60 Mio. Jahre alte Ozeankruste zurückverfolgen lässt. Ebenso liegen viele kontinentale Intraplattenvulkanfelder höher als die umgebenden Flächen, in Afrika zum Beispiel 1 bis 3 km über einen Durchmesser von bis zu 3000 km.


Hawaii – eines der bekanntesten Beispiele für Hot-Spot-Vulkanismus

Die hawaiianischen Inseln liegen auf der so genannten Hawaiianischen Schwelle, die einen Durchmesser von mehr als 2000 km und eine Höhe von 1,2km hat. Diese Schwelle ist mehr als dreimal so breit wie die durch das Einsinken der Insel in die bis in 30km Tiefe elastische Lithosphäre verursachte Eindellung und daran anschließende Aufwölbung des umliegenden Meeresbodens. Diese Aufwölbung lässt sich über 1000 Kilometer Entfernung bis zum Knick der Inselkette vor 42 Millionen Jahren zurückverfolgen.

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