Mantelplume des Yellowstone-Vulkans erstreckt sich bis Nordkalifornien

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Der Yellowstone-Supervulkan im Westen der USA dient aufgrund seines massiven Magmareservoirs und der daraus resultierenden Aufwölbung des Yellowstone-Plateaus, bereits seit Jahrzehnten als Schauplatz für unzählige Forschungsarbeiten, um unser Verständnis über die Entstehung eines solchen Vulkansystems zu verbessern und so die Anzeichen für mögliche zukünftige Eruptionen effizienter überwachen zu können. Eine Studie der San Diego State University legt nun offen, dass der Mantelplume, der die Magmakammer des Supervulkans speist, deutlich größer ist als bisher angenommen.

Der amerikanische Vulkanologe Victor E. Camp widmet sich bereits sein 40 Jahren der Erforschung von Vulkanausbrüchen auf der ganzen Welt. Dabei faszinieren den Forscher der San Diego State University besonders sogenannte Mantelplumes, die heißes Gestein aus dem Erdmantel bis in die oberen Bereiche der Erdkruste transportieren, aufgrund ihrer massiven Größe und den Einfluss, den sie durch den daraus entstehenden Hot Spot Vulkanismus auf unsere Umwelt nehmen.

Das langjährige Forschungsinteresse des amerikanischen Wissenschaftlers trägt nun in Rahmen einer geologischen Studie maßgeblich zu der Erkenntnis bei, dass sich der Mantelplume, der für die Speisung des Yellowstone-Supervulkans verantwortlich ist und sich innerhalb des Erdmantels nach oben erhebt, über viele hunderte Kilometer bis nach Nordkalifornien und Oregon erstreckt.

Dabei fungierte dieser Hot Spot als Katalysator für relativ junge Vulkanausbrüche, die weniger als 2 Millionen Jahre zurückliegen, wie die Eruption im Craters of the Moon National Monument-Schutzgebiet in Idaho, dessen Relief von großflächigen erkalteten Lavaströmen und Schlackenkegeln geprägt ist.

Computertomographische Aufnahmen des Westwärtsfluss der aufsteigenden Schmelze (Quelle: Camp, 2019)

Das Mantelgestein breitet sich dabei bis zu 400 Kilometer westwärts durch schmale Fließkanäle unter der Erdkruste aus und spaltet sich dabei unterirdisch zweimal auf. Die Fließverläufe des Mantelplumes enden somit am Medicine Lake, einem aktiven Vulkan in der Nähe des Mount Shasta, und am Newberry Vulkan, einem aktiven Vulkan etwa 20 Meilen südlich von Bend, Oregon.

“Da Mantelplumes nicht durch plattentektonische Prozesse beeinflusst werden, können sie theoretisch überall auf der Erde aufsteigen und austreten; je nachdem, wo sie es schaffen, die Erdkruste zu durchbrechen”, so Camp. ” Die Erdkruste wandert aufgrund der Plattentektonik über die Mantelplumes, während sich das transportierte Magma wie ein Schweißbrenner seinen Weg durch die Kruste bahnt. So entstehen Vulkanketten.”

Mantelplumes bestehen aus sehr heißem, gering dichtem Mantelgestein und steigen aufgrund des Dichteunterschiedes zum umgebenden plastischen Material, nahe der Kern-Mantel-Grenze, in Form eines pilzartigen Gebildes auf. Im Laufe des Aufstieges nimmt der Druck des Gesteins ab, während sich der Mantelplume langsam abkühlt. Durch diese Änderung des Druck-Temperatur-Gefüges beginnt das Gestein zu schmelzen und steigt weiter als Magma auf. In den oberen Bereichen der Erdkruste bildet sich daraufhin häufig eine große oder zahlreiche, kleinere Magmakammern.

Als der Yellowstome-Plume zum ersten Mal das Basisniveau der nordamerikanischen Platte erreichte, wurde der weitere Aufstieg der Schmelze durch die Starrheit des Plattenbodens blockiert. In einer Tiefe von etwa 100 Kilometern begann sich der Mantelplume zu dekomprimieren, während er sich gleichzeitig seitlich nach Westen ausbreitete.

Aufsteigendes Mantelmaterial wird parallel zur Bewegungsrichtung der Lithosphäre westwärts transportiert (Quelle: Camp, 2019)

Quelle:

Victor E. Camp. Plume-modified mantle flow in the northern Basin and Range and southern Cascadia back-arc region since ca. 12 Ma, Geology (2019). DOI: 10.1130/G46144.1

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