Vulkan-Puzzle im Südatlantik gelöst

Rätselhafte Wanderung: Drei Unterwasserberge haben sich als Puzzleteile eines einzigen, einst gewaltigen Untersee-Vulkans entpuppt. Das Überraschende daran: Diese Vulkanteile liegen heute mehr als 3.500 Kilometer weit auseinander auf gegenüberliegenden Seiten des Südatlantik. Sie wurden auseinandergerissen, als in der Mitte des Atlantiks neue Kruste aus dem Untergrund quoll und der Ozean immer breiter wurde, wie Forscher im Fachmagazin „Geology“ berichten.

Tief unter der Wasseroberfläche der Ozeane liegen nahe der Plattengrenzen und der mittelozeanischen Rücken häufig Seamounts – erloschene Unterwasservulkane. Im Pazifik bilden sie zudem oft auffällige Ketten, die zeigen, wie ein vulkanischer Hotspot sich im Laufe der Erdgeschichte immer wieder durch die Erdkruste brannte. In seltenen Fällen entdecken Geoforscher sogar Seamounts fernab jeder klassischen Vulkanschmiede, wie 2013 vor der Antarktis-Küste.

Unterseeberge vor Südafrika

Ein weiteres erstaunliches Seamount-Phänomen haben Kaj Hoernle vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel und seine Kollegen nun im Südatlantik entdeckt. Bei der Auswertung von topografischen Daten fielen ihnen zunächst zwei Seamounts vor der Küste Südafrikas auf. Der Richardson-Seamount liegt rund 800 Kilometer südwestlich des Kaps der Guten Hoffnung, der Meteor-Seamount rund 1.800 Kilometer vor der Küste.

Das Interessante daran: „Beide haben eine ähnliche Form und Höhe, die gleiche geochemische Zusammensetzung und sind 70 bis 80 Millionen Jahre alt“, berichtet Hoernles Kollegin Antje Schwindrofska. „Das zeigt, dass sie ursprünglich zwei Teile eines größeren Vulkans bildeten.“ Indizien dafür liefert auch ihre Lage direkt an einer in Ost-West-Richtung verlaufenden geologischen Verwerfung, der Agulhas-Falkland-Fracture Zone.

Der Richardson-, der Meteor- und der Orcadas-Seamount bildeten einst einen einzigen großen Vulkan. © GEOMAR/ GEBCO world map 2014, www.gebco.net

Fehlendes Puzzleteil

Doch wenn man die beiden Teile virtuell wieder zusammensetzt, ergeben sie noch keinen kompletten Vulkanberg – es fehlt ein Stück. Auf der Suche nach dem fehlenden Puzzleteil fahndeten die Geoforscher weiter westlich nach einem passenden Seamount. Fündig wurden jedoch sie erst in ziemlich großer Entfernung und auf halbem Weg nach Südamerika.

Dort, 2.500 Kilometer vom Meteor-Seamount entfernt, liegt der Orcadas Seamount ebenfalls an einer Ost-West-Verwerfung. „Dieser Unterwasserberg passt genau in die fehlende Lücke bei den anderen beiden anderen“, sagt Hoernle. „Dank präziser morphologischer Betrachtung, geochemischer Analysen, Datierungen und plattentektonischer Rekonstruktionen konnten wir die Puzzleteile zusammenfügen und damit ein Stück Geschichte des Südatlantiks rekonstruieren.“

Ein Ozean wächst

Warum aber wurde der Vulkan so extrem auseinandergerissen? Eine Antwort liefert die Plattentektonik – und ein Blick in die Vergangenheit: Vor 70 bis 80 Millionen Jahren war der Südatlantik noch viel schmaler als heute, Südamerika und Afrika lagen dicht beieinander. Gespeist von einem vulkanischen Hotspot entstand damals eine gewaltige Vulkaninsel direkt an der Agulhas-Falkland-Fracture Zone.

Auch heute noch driften Südamerika und Afrika auseinander, der Südatlantik wächst weiter. © MMCD NEW MEDIA

Aber im Untergrund bahnten sich Veränderungen an: Aus dem mittelozeanischen Rücken zwischen Afrika und Südamerika quoll fortwährend neue Erdkruste an die Oberfläche. Sie drückte die ältere ozeanische Kruste zu beiden Seiten langsam, aber unaufhörlich auseinander. Rund 4,5 Zentimeter wuchs der Südatlantik dadurch pro Jahr in die Breite.

Graben zerreißt Vulkan

Das hatte Folgen: Zuerst verschob sich die Erdkruste nördlich und südlich der aktiven Verwerfung in entgegengesetzte Richtungen und zerriss dadurch die Vulkaninsel. Aus den Fragmenten entstand der nördlich liegende Richardson Seamount und ein südlicher Vulkanrest. Vor rund 60 Millionen Jahren riss dann der Untergrund in Nord-Südrichtung auf und ein neuer mittelozeanischer Rücken zerteilte den Südteil der mittlerweile erloschenen Vulkaninsel. Der heutige Orcadas- und der heutige Meteor-Seamount entstanden.

„Plattentektonische Rekonstruktionen zeigen, dass der Orcadas Seamount vor rund 60 Millionen Jahren noch direkt am Meteor-Seamount lag“, sagt Hoernle. Weil der mittelozeanische Rücken aber weiter neue Ozeankruste bildete, wanderten die beiden Vulkanfragmente immer weiter nach Westen und Osten auseinander. Heute liegen Meteor- und Orcadas Seamount mehr als 3.500 Kilometer voneinander entfernt – und driften mit der Plattentektonik weiterhin auseinander.

„Dadurch, dass wir die einzelnen Teile einander zuordnen können, haben wir auch viel über die tektonische Geschichte des Südatlantiks gelernt – damit verstehen wir die Prozesse, die unsere Erde formen, wieder ein Stückchen besser“, sagt Hoernle. (Geology, 2016; doi: 10.1130/G37582.1)

(GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, 23.03.2016 – NPO)