Vulkane: Rätsel des „Feuerrings“ gelöst

Warum die großen Vulkanketten der Erde zwar hunderte von Kilometern lang sind, aber nur wenige Kilometer breit, haben jetzt britische Forscher herausgefunden. In „Nature“ berichten sie, dass die von diesen Vulkanen ausgestoßene Lava zwar sehr wasserreich ist, die Position dieser Feuerberge aber von einem anderen Magmentyp bestimmt wird: Wegbereiter der Feuerringe sind demnach schmale Zonen im Erdmantel, in denen extrem wasserarmes Gestein schmilzt.

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Die explosivsten Vulkane der Erde sind keine „Einzelgänger“ sondern Teil von Vulkanketten, die hunderte bis tausende Kilometer lang sein können, aber meist nur wenige Kilometer breit sind. Das bekannteste Beispiel ist der große Feuerring rund um den Pazifischen Ozean. Andere sind die Vulkangebiete in Indonesien oder der kleine Vulkanbogen in Süditalien und der Ägäis, zu dem der Vesuv und Santorini gehören. Warum aber diese Vulkangebiete immer nah an Küsten liegen und so schmal sind, war bisher weitestgehend unklar.

Enge der Vulkanzonen nicht erklärt

„Seit fast 50 Jahren ist bekannt, dass sich vulkanischen Bögen dort bilden, wo eine ozeanische Platte unter eine andere absinkt”, erklärt Philip England, Professor für Geowissenschaften an der Oxford Universität. „Aber obwohl inzwischen viele Modelle dieses Prozesses entwickelt worden sind, konnte bisher keine die Position und Enge der Vulkangebiete erklären.“ Der gängigen Lehrmeinung nach sind die Vulkane der Feuerringe deshalb so explosiv, weil ihre Lava einen hohen Anteil Wassers enthält. Dieses stammt aus den an den Plattengrenzen absinkenden und aufgeschmolzenen Krustenplatten.

„Die meisten vorherigen Modelle für die Entstehung dieser Vulkane gingen davon aus, dass diese Art der ‚nassen’ Schmelze für die Bildung der Bögen verantwortlich ist“, erklärt Richard Katz Mitautor der Studie. Doch diese Form der Schmelze ist keineswegs auf enge Bereiche beschränkt, sondern findet in sehr ausgedehnten Bereichen des Mantels statt – die Enge der Vulkanbögen kann sie daher nicht erklären.

Wasserarme Schmelze als Wegbereiter

„Wir haben aber festgestellt, dass es ein sehr einfaches geometrisches Muster in der Verteilung der Vulkane gibt, die uns einen guten Hinweis darauf gibt, was dort vor sich geht“, so Katz weiter. Entdeckt haben die Forscher dieses Muster mit Hilfe eines mathematischen Modells des Hitzetransports an Plattengrenzen. Es zeigt, dass die Feuerringe genau dort liegen, wo nicht wasserreiches, sondern wasserarmes Gestein schmilzt. Die in diesen schmalen Zonen entstehende Schmelze steigt auf und bahnt so der umgebenden wasserreichen Magma den Weg an die Oberfläche.

Die neuen Berechnungen enthüllen aber nicht nur die Ursachen für die geringe Breite der Vulkanbögen, sie geben auch einen Einblick in wesentliche Prozesse des Erdmantels. Weitere Informationen über die chemischen Abläufe wollen die Forscher nun in weiteren Untersuchungen ergründen.

(University of Oxford, 15.10.2010 – NPO)