Erster direkter Beweis: Mantelplume war Ursprung von jurassischen Flutbasalten in Südafrika

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Der Ursprung gigantischer Magmaausbrüche, die zu globalen Klimakrisen und Artensterben führten, ist nach wie vor umstritten. Zwei konkurrierende Paradigmen erklären diese Kataklysmen entweder durch die Spaltung tektonischer Platten an der Erdoberfläche oder durch die Auswirkungen heißer Strömungen – genannt Mantelplumes – aus dem planetarischen Inneren. Eine Gruppe von Geochemikern aus Finnland (University of Helsinki) und Mosambik vermutet, dass sie den entscheidenden Beweis in der Magma-Provinz Karoo gefunden haben. Ihr neuer Artikel berichtet über die Entdeckung von primitiven Pikrit-Laven, die die erste direkte Probe eines heißen Mantelplumes unter dem südlichen Afrika liefern könnten, die während der Jurazeit entstanden.

Die großen jurassischen Lavaströme, die vor der Spaltung des Superkontinents Pangäa über das südliche Afrika und Teile der Ostantarktis flossen, bilden eines der größten Vulkansysteme der Erde. Die Magmaeruptionen verursachten globale Umweltschäden und Artenaussterben. Der rasante Entstehungsprozess dieser Karoo-Flutbasaltprovinz im südlichen Afrika war häufig mit der Entstehung eines großen Plumes verknüpft, der vor rund 180 Millionen Jahren aus dem tiefen Erdmantel aufstieg. Dem Plumemodell fehlt jedoch die Bestätigung durch Lavazusammensetzungen, die eine geochemische Plume-Signatur konserviert haben.”

“Nach unserem Kenntnisstand sind die Luenha-Picrite die ersten Lavaproben, die aus dem Plume stammen könnten, der zuvor aus verschiedenen geologischen und geophysikalischen Daten der Karoo-Provinz abgeleitet worden ist. Damit ermöglichen sie eine kompositorische Analyse dieser Quelle”, sagt Sanni Turunen, der Hauptautor und Doktorand am Finnischen Naturkundemuseum, das Teil der Universität Helsinki ist. Im Falle der Luenha-Pikrite, benannt nach dem Forschungsgebiet in der Nähe des Luenha-Flusses, weisen die geochemischen Zusammensetzungen auf eine heiße Magmaquelle hin, die sich in vielerlei Hinsicht von den zuvor berichteten Magmaquellen in der Karoo-Provinz unterscheidet. Sie zeigen kompositorische Ähnlichkeiten mit Magmen, die in anderen tiefen, mit dem Mantel verbundenen Vulkanprovinzen weltweit gebildet wurden.

“Es ist sehr wichtig zu wissen, dass in riesigen und komplexen vulkanischen Systemen, wie der Provinz Karoo, große Mengen an Magmen aus mehreren verschiedenen Magmaquellen produziert werden können”, erklärt Daúd Jamal, Professor an der Eduardo Mondlane Universität in Mosambik.

“Frühere Studien über Karoo-Pikrite in Afrika und der Antarktis von uns und anderen Gruppen haben die Erzeugung von Magmen im oberen Mantel nahegelegt, aber unsere neuen Ergebnisse deuten darauf hin, dass auch Mantelplumes beteiligt waren”, fügt Jussi Heinonen, ein Stipendiat der Academy of Finland am Department of Geosciences and Geography an der Universität Helsinki hinzu.

Wichtig ist, dass die Luenha-Pikrite die Hauptquelle der gewaltigen Flutbasalte des südlichen Afrika zu sein scheinen. “Wir waren fasziniert zu sehen, dass die Pikrite von Luenha eine Art Magmaquelle enthüllten, die kürzlich mit Hilfe von Lavakompositionen vorhergesagt wurde, die aber nicht durch Beobachtungen bestätigt werden konnte”, wie Arto Luttinen, Senior-Kurator am Finnischen Museum für Naturkunde, ausführt. Laut der Studie sind die derzeit verfügbaren Daten mit einem Plume kompatibel, die die Zusammensetzung des primitiven Erdmantels bemerkenswert gut erhalten hat. Dies ist aufgrund der 4,5 Milliarden Jahre dauernden Evolution des Konvektionsmantels recht ungewöhnlich.

Die Bestätigung des Alters und der Entwicklung der primitiven mantelartigen Quelle der Luenha-Pikrite erfordert weitere Einschränkungen durch zukünftige Isotopenstudien.

“Was auch immer sich als die genaue Art der Luenha-Quelle herausstellt, wir sind zuversichtlich, dass wir Gesteine freigelegt haben, die helfen, den komplexen Ursprung großer Eruptionen in neuen Dimensionen anzugehen”, so Turunen abschließend.


Veröffentlichung: Sanni T. Turunen et al. Luenha picrites, Central Mozambique – Messengers from a mantle plume source of Karoo continental flood basalts?, Lithos (2019). DOI: 10.1016/j.lithos.2019.105152

Quelle: off. Pm der University of Helsinki

Titelbildunterschrift: Hier sieht man Olivinkristalle. Primitive Laven, die magnesiumreiches Olivin enthalten, können frühe Ereignisse des magmatischen Systems aufzeichnen. (Bild: Sanni Turunen)


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Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.

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