Lange Zeit wurden Supervulkane als riesige Reservoirs mit flüssigem Magma beschrieben. Doch jüngste Forschungen zeichnen ein ganz anderes Bild. Wissenschaftler sprechen nun von Netzwerken teilweise geschmolzenen Gesteins, die sich über große Tiefen erstrecken, ohne eigentliche flüssige Magmakammer.
Die in
Science veröffentlichte Studie stützt sich auf ein dreidimensionales Modell des westlichen Nordamerikas. Die Forscher simulieren darin die Wechselwirkungen zwischen der Lithosphäre und dem Mantel. Sie zeigen, dass diese beiden Schichten eng zusammenarbeiten, um den Magmatransport zu organisieren. Dieser Ansatz erklärt uns unter anderem die Funktionsweise der berühmten Yellowstone-Region.
Vergleich zwischen einer klassischen Magmakammer und einem diffusen System aus Magma-Mush, das die Lithosphäre durchzieht.
Bildnachweis: Bild von der Gruppe von LIU Lijun Im Zentrum dieser neuen Beschreibung steht der "Magma-Mush". Dabei handelt es sich um eine zähe Mischung aus festem und geschmolzenem Gestein. Im Gegensatz zu einer fließenden Flüssigkeit zirkuliert dieses Material nur schwer. Sein Voranschreiten erfordert erhebliche Druckverhältnisse, was die Langsamkeit der beteiligten Prozesse erklärt.
Die Wissenschaftler lokalisieren den Ursprung des Magmas in der flachen Asthenosphäre. Diese duktile Schicht speist allmählich die oberen Regionen. Eine langsame horizontale Strömung, bezeichnet als Mantelwind, würde das heiße Material nach Osten transportieren. Diese Bewegung spielt eine entscheidende Rolle bei der Versorgung vulkanischer Systeme.
Wenn dieser Fluss auf eine dickere Lithosphäre trifft, wird er gezwungen, abzutauchen. Diese Kompression löst eine Druckentlastungsschmelze aus, die Magma erzeugt. Das Phänomen geht mit mechanischen Kräften einher, die die umgebenden Gesteine verformen. Nach und nach bilden sich geneigte Pfade, die den Aufstieg des Magmas erleichtern.
Entstehung des magmatischen Systems unter Yellowstone unter dem Einfluss von Mantelbewegungen und lithosphärischen Spannungen.
Bildnachweis: Bild von der Gruppe von LIU Lijun
Dieser Mechanismus beeinflusst direkt die Struktur vulkanischer Systeme. Die kombinierten Spannungen öffnen Wege durch die Erdkruste. Das Magma sammelt sich daher nicht sofort in einer einzigen Kammer an. Vielmehr organisiert es sich zu einem sich entwickelnden Netzwerk, das über lange Zeiträume geformt wird.
Yellowstone veranschaulicht dieses Modell besonders gut. Die Region beherbergt vermutlich eine ausgedehnte Zone aus Magma-Mush, die sich durch die Lithosphäre erstreckt. Eine flüssigere Tasche, ähnlich den früheren Beschreibungen, würde nur vorübergehend auftreten. Sie würde sich kurz vor einem Ausbruch bilden und dann schnell wieder verschwinden.
Diese Arbeit bietet eine einheitliche Sichtweise auf die Funktionsweise von Supervulkanen. Sie verbindet die tiefen Bewegungen des Erdmantels mit den an der Oberfläche beobachteten Phänomenen.
Quelle: Science