Feuriges Erwachen

Urknall © NASA/STScI

Wer hat sie nicht schon einmal gehört, die TopTen der Hochgebirgsvulkane: Mount Saint Helens, Fuyijama, Kilimandscharo, Popocatepetl, Ararat, Merapi, Colima, Mount Rainier, Cotopaxi oder Mauna Loa. Geliebt und gefürchtet, zeugen sie immer wieder von den mächtigen Vorgängen im Inneren der Erde. Und ein Gebirge wird durch sie häufig erst zum Hochgebirge oder sie überragen als mächtige Einzelberge die tiefer gelegenen Ebenen. Weltweit gibt es etwa 850 aktive Vulkane, von denen fast 90 Prozent an den Rändern der Erdkrustenplatten liegen.

Magmaquelle Hot Spot

Nicht nur an Land sondern auch im Meer bringt der Vulkanismus Berge zum Vorschein. Auf Hawaii reihen sich gleich 137 Inseln wie Perlen einer Kette über eine Entfernung von fast 6.000 Kilometern im Pazifischen Ozean auf. Selbst hartgesottene Vulkanologen lassen sich immer wieder von den Dimensionen der Inselkette und des weltweit größten Vulkans, dem Mauna Kea, beeindrucken: Fast 150 Kilometer misst der Schildvulkan am Bergfuß im Durchmesser und erreicht erst nach 6.000 Metern Höhe die Meeresoberfläche. Inklusive seines oberseeischen Gipfels misst der Mauna Kea sogar über 9.000 Meter und stellt damit sogar den Mount Everest in den Schatten. Auch wenn die Vulkaninseln weit auseinander liegen, so gehen sie nach neuesten Erkenntnissen doch alle auf ein und denselben Ursprung zurück – einen „Hot Spot“, auch Heißer Fleck genannt.

Das Datenereignis am CMS, das die Produktion eines Top-Quarks und eines Top-Anti-Quarks in Kombination mit einem Higgs-Boson nahelegt, erreichte eine Signifikanz von fünf Sigma. © CERN

Hot spots sind lokale, relativ ortsfeste und über lange geologische Zeiträume hinweg bestehende Magmenquellen. Sie haben einen Durchmesser von schätzungsweise einhundert Kilometern und werden vermutlich aus der Grenzschicht zwischen Erdmantel und Erdkern gespeist. “Diese Schicht ist erheblich komplexer, als wir noch vor rund zehn Jahren angenommen haben”, erklärt der Seismologe Edward Garnero von der Arizona State Universität. Noch rätseln die Forscher, welche Prozesse die Magma aus fast 3.000 Kilometern Tiefe an die Erdoberfläche treiben. Als sicher gilt, dass die auf dem zähflüssigen Erdinneren schwimmenden Lithosphärenplatten über diese Schlote hinweg wandern und wie durch einen riesigen Schneidbrenner regelrecht aufgefräst werden.

Wandernde Inseln

Über Jahrmillionen entsteht auf diese Weise eine lange Vulkaninselkette, wobei immer nur der jüngste und genau über dem Hot Spot liegende Feuerberg aktiv ist. Überraschend ist allerdings die jüngste Erkenntnis, dass nur ein Bruchteil des Tiefen-Magmas auch tatsächlich die Erdoberfläche erreicht. Der größte Teil sammelt sich in hundert Kilometern Tiefe unter den Inseln, an der Untergrenze der Lithosphäre, und löst sie langsam wieder auf, so Rainer Kind vom Geoforschungszentrum Potsdam. Während beispielsweise die Lithosphäre unter Big Island, der jüngsten Insel, noch hundert Kilometer dick ist, misst sie unter der ältesten Insel gerade noch sechzig Kilometer.

Hot Spot-Vulkanismus und Konvektionsströme © MMCD

Aus dem Alter und der Lage der Vulkane zueinander rekonstruieren die Wissenschaftler die Richtung und die Geschwindigkeit der Plattenbewegung. Der auffällige Knick in der hawaiianischen Vulkankette wird auf eine Änderung der Plattenbewegungen vor etwa vierzig Millionen Jahren zurückgeführt. Bis heute kennt man 53 Hot Spots in den Ozeanen und 69 auf den Kontinenten, die während der letzten zehn Millionen Jahre aktiv waren. Neben Hawaii liegen weitere bekannte ozeanische Hot Spots unter den Kanarischen Inseln, unter Island und den Azoren.

Inselbögen – ozeanische Feuerringe

Doch der Vulkanismus im Meer ist nicht nur auf die Hot Spots begrenzt. Beispiel Indonesien: Hier treffen mehrere ozeanische Platten aufeinander. Durch die Subduktion einer der Platten unter die andere schmilzt sie in einer Tiefe von rund 100 Kilometern teilweise auf. Wie in Japan, den Philippinen oder den Aleuten steigen die Magmen mit geringer Dichte durch die Erdkruste auf und entladen sich in gewaltigen Eruptionen. Im Laufe der Zeit entsteht so an der Nahtstelle der Ozeanränder ein vulkanischer Inselbogen.

Inseln, deren Vulkanismus erloschen ist, werden unter dem Einfluss von Regen und Wellen wieder abgetragen. Sobald die Gipfel erneut unter der Meeresoberfläche liegen, ist die Erosion ohne den Einfluss von Wetter und Brandung nur noch sehr gering. Solche Vulkankegel, die nicht oder nicht mehr die Meeresoberfläche durchstoßen, werden auch als Tiefseekuppen bezeichnet. Weltweit gibt es nach Schätzungen der Meeresgeologen mindestens 30.000 dieser unterseeischen Einzelberge – Dunkelziffer allerdings unbekannt.

Stand: 26.11.2004