Der Hotspot unter Hawaii widerspricht gängiger Theorie: Statt ortsfest zu bleiben, hat er seine Position verändert – er wanderte vor rund 50 Millionen Jahren ein ganzes Stück nach Süden. Belege dafür liefert nun ein Positionsvergleich mit zwei weiteren Mantelplumes im Pazifik. Diese Hotspot-Wanderung könnte erklären, warum die Hawaii-Emperor-Vulkankette mittendrin einen Knick hat, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature Communications“ berichten.
Die Inselkette von Hawaii und die angrenzende Emperor-Kette aus Unterseevulkanen haben einen gemeinsamen Ursprung: Sie entstanden, als sich ein Hotspot – ein Aufstrom heißen Magmas aus dem tiefen Erdmantel – durch die wandernde Erdkruste fraß. Als Folge bildete sich eine Kette von Vulkanen. Doch ein Merkmal passt nicht zu diesem Bilderbuchbeispiel eines Hotspots: Mitten in der Hawaii-Emperor-Kette liegt ein 60-Grad-Knick, der vor rund 47 Millionen Jahren entstand.
Rätsel um den Kettenknick
Das Problem dabei: Allein durch die Kontinentaldrift lässt sich dieser Knick nicht erklären – auch wenn dies einige Forscher versucht haben. „Wenn man diesen Knick allein mit einer plötzlichen Änderung der Bewegung der Pazifischen Platte zu erklären versucht, würde man auch eine deutlich veränderte Bewegungsrichtung relativ zu benachbarten Platten erwarten“, sagt Koautor Bernhard Steinberger vom GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ). „Doch dafür haben wir bisher keine Hinweise gefunden.“
Steinberger und seine Kollegen postulierten daher 2017 eine andere, ungewöhnliche Erklärung für den Knick: Nicht nur die Platten haben ihre Drift verändert, sondern auch der Hotspot selbst ist gewandert. Das widerspricht der lange gängigen Lehrmeinung von rein stationären Hotspots. Doch ein geophysikalisch-tektonisches Modell stützte diese Theorie. Demnach muss der Hawaii-Hotspot vor rund 60 bis 50 Millionen Jahren nach Süden gewandert sein.
Drei Hotspots im Vergleich
Neue Belege für diese Hotspot-Wanderung haben Kevin Konrad von der Oregon State University und seine Kollegen nun in der Südsee gefunden. Für ihre Studie hatten sie Alter und Position von Vulkanen ausgewertet, die durch drei verschiedene Hotspots entstanden sind: die Rurutu-Vulkankette im Westpazifik, die Louisville-Kette im Südpazifik und die Hawaii-Emperor-Kette.
Der Clou dabei: Durch diese Analysen konnten die Forscher die vergangenen Positionen aller drei Hotspots rekonstruieren und auch Rückschlüsse auf ihre Bewegung relativ zueinander ziehen. Aus diesen Daten lässt sich daher auch ablesen, ob der Hawaii-Hotspot sich tatsächlich bewegt hat oder ob er doch stationär geblieben ist, wie es die gängige Sichtweise vorgibt.
Hawaii-Hotspot ist gewandert
Das Ergebnis: Die beiden Hotspots im Südpazifik haben ihre Position zueinander in den letzten Jahrmillionen kaum verändert. Diese Mantelplumes sind demnach tatsächlich stationär. Anders aber beim Hotspot unter der Hawaii-Emperor-Kette: Seine relative Position zu den beiden anderen Hotspots hat sich deutlich verschoben, wie die Forscher feststellten. „Dies macht es sehr wahrscheinlich, dass sich hauptsächlich der Hawaii-Hotspot bewegt hat“, sagt Steinberger.
Die stärkste Bewegung fand dabei vor 60 bis 48 Millionen Jahren statt – genau in der Zeit als die Hawaii-Emperor-Kette ihren Knick bekam. Den Berechnungen der Forscher zufolge könnte der Hotspot damals mit einigen Dutzend Kilometern pro Jahrmillion gewandert sein. Ihrer Ansicht nach bestätigt dies die Theorie, dass der Knick in der Kette sowohl durch die Plattentektonik als auch durch eine Wanderung des Hotspots zustande kam.
„Noch haben unsere Modelle zur Bewegung der Pazifischen Platte und der Hotspots zwar einige Ungenauigkeiten“, räumt Steinberger ein. „Mit weiteren Geländedaten und Informationen über die Vorgänge tief im Erdmantel hoffen wir aber, künftig noch genauer erklären zu können, wie es zu dem Knick in der Hawaii-Emperor-Kette kam.“ (Nature Communications, 2018; doi: 10.1038/s41467-018-03277-x)
(Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, 28.02.2018 – NPO)
