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Vulkan bediente sich aus verschiedenen Quellen

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 28.09.2015 10:57

Yellowstone mit seinen Geysiren, vielfarbigen heißen Quellen, Schlammvulkanen und Fumarolen gehört zu den Wundern Nordamerikas. Doch hinter dieser Wunderwelt steckt ein Ungeheuer, einer der größten Vulkane der Erde. Geochemiker aus der Schweiz, den USA und Kanada haben in "Nature Scientific Reports" die Chronologie der drei jüngsten Ausbrüche in hoher zeitlicher Auflösung vorgestellt.

Die Grand Prismatic Spring ist die farbenfrohste Erscheinung im Yellowstone National Park. (Foto: Holger Kroker)Drei Mal ist Yellowstone in den vergangenen 2,1 Millionen Jahren ausgebrochen und hat dabei 4500 Kubikkilometer Lava produziert. Zwei dieser Ausbrüche, der älteste und der jüngste, zählen zu den zehn stärksten bislang bekannten Vulkanausbrüchen.  Yellowstone ist kein gewöhnlicher Vulkan, denn er bezieht seine Kraft aus besonders großer Tiefe. Nach allem, was die Wissenschaft bisher weiss, ist ein Mantel-Plume für den Supervulkan verantwortlich. Das ist eine extrem dauerhafte Aufwallung besonders heißen Gesteins aus dem unteren Mantel, die im Fall von Yellowstone schon eine Reihe älterer Vulkane westlich des heutigen Nationalparks gespeist hat. Der Grund für die Wanderung liegt in der Bewegung der Nordamerikanischen Kontinentalplatte nach Westen, die dabei langsam über den stationären Plume hinwegzieht.

Old Faithful ist der berühmteste und einer der höchsten Geysire im Yellowstone National Park. (Foto: Holger Kroker)Geochemiker der Universitäten von Genf, Oregon und Alberta haben sich jetzt die Zusammensetzung der Lava angesehen, die die drei Yellowstone-Eruptionen produzierten. Sie wollen daraus lernen, aus welchen Quellen sich die Magmakammer speiste. Offenbar hat sich der Supervulkan aus vielen Quellen bedient, von tiefem Mantelgestein bis hin zu aufgeschmolzenem Krustenmaterial, und offenbar ist die Magmakammer in geologisch extrem kurzer Zeit geladen worden, um dann unmittelbar im Anschluss zu explodieren. Maximal 10.000 Jahre dauerte es offenbar vom Aufstieg des ersten Magmas bis zum Ausbruch. Mit derzeitigen geophysikalischen Methoden kann man nur die jüngsten Phasen vor einem solchen Ausbruch erkennen, doch das spielt nur für Grundlagenforscher eine Rolle: Auch so hat man Jahrhunderte bis Jahrtausende Zeit, den Vulkan beim Laden seiner Magmakammer zu beobachten.

Blick auf das Norris Geysir Becken im Yellowstone National Park. (Foto: Holger Kroker)Die Zeitkapseln, anhand derer die Forscher um Jörn-Frederik Wotzlaw den Ablauf der drei Eruptionen mit bislang unerreichter Genauigkeit protokollieren, sind einmal mehr Zirkone. Das sind winzige, unverwüstliche Kristallkörner, die wie Zwiebeln in Schalen aufgebaut sind und in diesen Schalen die jeweiligen Umgebungsbedingungen gespeichert haben. Die Kristalle zeigten, dass die größte der drei Eruptionen, die vor rund 2,1 Millionen Jahren 2500 Kubikkilometer Material auswarf und die sogenannten Huckleberry-Ridge-Tuffe produzierte, tatsächlich ein einziger, gewaltiger Ausbruch war und damit wohl eine der stärksten Eruptionen des Pliozäns darstellte. In ihrer frühen Phase speiste sie sich sowohl aus dem heißen Mantelgestein des Plumes als auch aus uralter archaischer Kruste der Kontinentalplatte, in den Zirkonen der zweiten Phase lässt sich nur noch das Mantelgestein des Plumes nachweisen. In der letzten Phase des Ausbruchs wurde wiederum hauptsächlich geschmolzenes Krustengestein eruptiert.

Der zweitgrößte Ausbruch Lava Creek, der vor 640.000 Jahren immerhin 1000 Kubikkilometer Tuff produzierte, war ebenfalls ein zusammengehöriges Ereignis, auch wenn zwischen den beiden Phasen der Eruption eine ein paar Jahrhunderte andauernde Ruhepause lag. Bei diesem Ausbruch lassen sich ganz eindeutig verschiedene Magmareservoire aus dem Mantel, der tieferen Kontinentalkruste und aufgeschmolzenen Oberflächengesteinen nachweisen, die sich vor der Eruption nicht vermischten, sondern erst beim Ausbruch zusammenkamen. Der mittlere und mit 280 Kubikkilometer kleinste Ausbruch, der sich vor 1,3 Millionen Jahren ereignete, war offenbar ein rapider Aufstieg von heißem Mantelgestein, das dabei auch Material aus der unteren archaischen Kruste und von der Oberfläche aufgeschmolzen und mitgerissen hat. 

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