Neue Vergangenheit: Yellowstone Super-Vulkanausbrüche wurden anders gespeist, als bislang angenommen

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Der schlafende Yellowstone-Supervulkan im Westen der USA hat eine andere Geschichte als zuvor angenommen. Dies zeigt nun eine neue Studie der Virginia Tech.

Der Yellowstone ist Teil der Rocky Mountains und liegt fast vollständig im Bundesstaat Wyoming. Lange haben Wissenschaftler angenommen, dass er durch Wärme aus dem Erdkern angetrieben wird, ähnlich wie beispielsweise der Kilauea auf Hawaii. Neue Forschungsergebnisse, die von Ying Zhou ( Professor an der Fakultät für Geowissenschaften des Virginia Tech College of Science) jetzt in Nature Geoscience veröffentlicht wurden, zeigen jedoch eine andere Vergangenheit.

“In dieser Untersuchung gab es keinen Hinweis darauf, dass Wärme direkt vom Erdkern direkt kommt, um die oberen Schichten des Yellowstone zu versorgen”, sagte Zhou. “Die unterirdischen Bilder, die wir aufgenommen haben, deuten darauf hin, dass die Yellowstone-Vulkane von einer gigantischen uralten ozeanischen Platte produziert wurden, die vor etwa 30 Millionen Jahren unter die westlichen Vereinigten Staaten abtauchte. Diese uralte ozeanische Platte zerbrach, was zu ungewöhnlichen Gesteinen im Mantel führte. Dies sorgte in den letzten 16 Millionen Jahren zu den heftigen Vulkanausbrüchen.”

Die Eruptionen waren sehr explosiv, fügte Zhou hinzu. Zhou, ein theoretischer Seismologe, schuf röntgenartige Bilder des tiefen Inneren der Erde mit Hilfe des USArray – Teil des von der National Science Foundation finanzierten Earthscope-Projekts – und entdeckte eine anomale unterirdische Struktur in einer Tiefe von etwa 400 bis 700 Kilometer direkt unter dem Vulkan.

“Diese Beweise standen im direktem Widerspruch zum Plume-Modell”, sagte Zhou.

In der Studie fand Zhou heraus, dass die neuen Bilder des tiefen Inneren der Erde zeigten, dass die ozeanische Farallon-Platte, die sich früher dort befand, wo sich heute der Pazifische Ozean befindet, sich unter dem heutigen Westen der Vereinigten Staaten verkeilte. Die alte ozeanische Platte wurde in Stücke gebrochen, genau wie der Meeresboden im Pazifik heute. Ein Teil der subduzierten ozeanischen Platte begann abzureißen und in die Tiefe abzusinken.

Der absinkende Abschnitt der ozeanischen Platte schob langsam heiße Materie nach oben, die die Vulkane bildeten, aus denen jetzt der Yellowstone besteht. Außerdem hat sich die Reihe der Vulkane, die den Yellowstone ausmachen, seither gravierend verändert. “Der Prozess begann vor etwa 16 Millionen Jahren an der Grenze zwischen Oregon und Idaho und breitete sich nordwestwärts aus. Er bildete eine Linie von Vulkanen, die immer jünger werden, während sie sich nordwestlich bis zum heutigen Wyoming erstreckten”, fügte Zhou hinzu.

Standort der Yellowstone-Hotspot-Spur. Die Dreiecke zeigen die ungefähren Orte der Vulkane des Yellowstone mit den Altersangaben in Millionen Jahren und die Ebene des Snake Rivers, die auf einer Topographiekarte der westlichen Vereinigten Staaten dargestellt sind.

Das vorherige Modell wurde verwendet, um die einzigartige Yellowstone-Hotspot-Spur zu erklären – die Linie von Vulkanen in Oregon, Idaho und Wyoming, die einen Teil des Mittleren Westens ausmachen. “Wenn sich die nordamerikanische Platte langsam über einen positionsfixierten Plume am Yellowstone bewegt, wird sie ältere Vulkane in Richtung der Grenze zwischen Oregon und Idaho verdrängen und eine Reihe von neuen Vulkanen bilden, aber solch ein tiefer Plume wurde nicht gefunden.” Also stellt sich die Frage, wie sich so eine Vulkankette bilden konnte, obwohl ein Plume, wie bspw. unter Hawaii, nicht gefunden wurde.

Der Castle-Geysir befindet sich im oberen Geysir-Becken des Yellowstone-Nationalparks in den USA. Er gehört zu den düsenartigen Geysiren. Der Castle-Geysir besitzt einen der größten Kegel und gehört zu den ältesten Geysiren des Beckens. (Wikipedia, CC BY-SA 3.0)

“Es war immer ein Problem und Wissenschaftler haben versucht, verschiedene Wege zu finden, um die Ursache der Yellowstone-Vulkane zu erklären, aber es war erfolglos”, so Zhou und fügte hinzu, dass Hotspot-Spuren in Ozeanen gar nicht so selten sind. Die Hawaii – Inseln sind so entstanden. Die häufigen Geysirausbrüche im Yellowstone sind natürlich keine Vulkanausbrüche mit Magna, sondern mit überhitztem Wasser. Der letzte Yellowstone-Super-Ausbruch war vor rund 630.000 Jahren, so Experten. Zhou hat keine Vorhersagen darüber, wann oder ob Yellowstone erneut ausbrechen könnte.

Die Verwendung der röntgenähnlichen Bilder für diese Studie ist an sich einzigartig. Genau wie Menschen Objekte in einem Raum sehen können, wenn ein Licht an ist, sagte Zhou, können Seismometer Strukturen tief in der Erde sehen, wenn ein Erdbeben auftritt. Die Vibrationen breiten sich aus und erzeugen Wellen, wenn sie auf Felsen treffen. Die Wellen werden von Seismometern erfasst und in der sogenannten Beugungstomographie eingesetzt.

“Dies ist das erste Mal, dass das neue Bildgebungsverfahren auf diese Art mit Hilfe seismischer Daten angewendet wurde. Sie erlaubten uns, anormale Strukturen im Erdmantel zu sehen, die sonst mit traditionellen Methoden nicht auflösbar wären”, sagte Zhou.

“Der nächste Schritt wird sein, die Auflösung der röntgenartigen Bilder des unterirdischen Gesteins zu erhöhen”.

“Weitere, detaillierte Bilder der ungewöhnlichen Gesteine ​​in der Tiefe erlauben es uns, Computersimulationen zu erstellen, um die Fragmentierung der gigantischen ozeanischen Platte nachzubilden und verschiedene Szenarien zu testen, wie beispielsweise das Schmelzen von Gesteinen und Magmensysteme, um nachzuvollziehen zu können, wie der heutige Yellowstone – Supervulkan funktioniert und mit Magma gespeist wird.

Veröffentlichung: Ying Zhou. Anomalous mantle transition zone beneath the Yellowstone hotspot track. Nature Geoscience, 2018; 11 (6): 449 DOI: 10.1038/s41561-018-0126-4

Quelle: off. Pn der Virginia Tech

 

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Pia Gaupels

Pia Gaupels, 30, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. Sie hat die Facebook-Seite GeoHorizon gegründet. Zudem hat sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung.

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