Schwarze Raucher, die Geysire der Tiefsee, finden sich vor allem in den vulkanisch aktiven Regionen des Meeresgrunds. Seit Jahren geht die gängige Lehrmeinung davon aus, dass allein die Magmaproduktion als „Antrieb“ für diese hydrothermalen Schlote entscheidend ist. Jetzt aber berichten Forscher in „Nature“, dass ein spezielle vulkanisches „Rohrsystem“ erklärt, warum ein Vulkan Schwarze Raucher produziert, ein anderer dagegen nicht.
Hydrothermale Schlote treten am häufigsten dort auf, wo sich die Platten der Erdkruste auseinander bewegen, wie beispielsweise an den mittelozeanischen Rücken und wo gleichzeitig Magma an die Oberfläche quillt. Dass dieses Zusammentreffen entscheidend ist, haben jetzt Douglas R. Toomey von der Universität von Oregon und Kollegen von vier weiteren Forschungseinrichtungen herausgefunden. Sie untersuchen seit Jahren die Geologie des Meeresbodens im Ostpazifik.
Geheimnis der Schlote im Ostpazifik
Ihr Untersuchungsgebiet erstreckte sich entlang des sich nach geologischen Maßstäben sehr schnell bewegenden Ostpazifischen Rückens, einer Region, die zwei große Transformstörungen, große, kurzlebige Spreizungszonen und zahlreiche Achsenverschiebungen und Gesteinsverwerfungen umfasst. Um die Vorgänge im oberen Mantel zu analysieren, ließen sie eine Art tragbare Tomographen auf den Meeresgrund hinab. Diese führten seismische Messungen durch, aus denen später, wie in einer tomographischen Aufnahme, Schnittbilder der Magmabewegungen vom Mantel in die Erdkruste erstellt wurden.
Die Daten zeigen, dass die Segmentierung des ozeanischen Rückens eng verbunden ist mit einer Asymmetrie des Mantelaufstroms. „Der Mantel bewegt sich anders als die Platten, daher hat das einen starken Einfluss auf die Reorganisierung der Plattengrenze“, erklärt Toomey. „Wenn die Leute in der Vergangenheit diese Systeme betrachtet haben, sahen sie ein Gebiet, das vulkanisch und hydrothermal aktiv ist. Sie nahmen daher an, dass der Magmanachschub hier besonders groß ist und eine Menge davon an die Oberfläche kommt.“
Ausrichtung von Magmaaufstrom und Plattengrenze entscheidend
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„Unsere Studie dagegen zeigt, dass es eher das Leitungssystem ist, als die Menge des verfügbaren Magmas, das die Eruptionen kontrolliert. Mit anderen Worten: Wie sich das Magma entwickelt während es durch das Leitungssystem fließt entscheidet darüber ob es an die Oberfläche austritt oder nicht.“ Nur dort, wo Magmaausstrom und Plattengrenze zusammentreffen, dringt regelmäßig Magma durch die Kruste nach oben vor. Passt das „Leitungssystem“ zwischen Mantel und Kruste nicht zusammen, kühlt sich das Magma ab und bewegt sich eher seitwärts. Der größte Teil verbleibt dann unter dem Meeresboden.
„Der Mantel bewegt sich in die eine Richtung, die Plattengrenze versucht, mitzuhalten“, erklärt Toomey die Prozesse. „Wir haben seit Jahren über passive Strömungsmodelle für diese ozeanischen Plattengrenzen gesprochen – dass die Magmaaufströme aus dem Mantel passiv der Plattenbewegung folgen. Aber jetzt sehen wir, dass der Mantelstrom nicht komplett passiv ist und auch nicht nur durch die überlappenden Platten kontrolliert wird. Stattdessen liefert der Mantel die treibende Kraft für die Plattenbewegung. Diese Erkenntnis ist bemerkenswert und überraschend.“
(University of Oregon, 22.03.2007 – NPO)
