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Hotspot Vulkanismus in Grönland

Künstlerische Darstellung des grönländischen Hotspot-Vulkanismus (Abbildung: A. Steinberger, Emily Carr University of Arts and Design (ECUAD), Vancouver, B.C., Kanada).

Vulkanische Aktivität konzentriert sich vor allem auf Zonen, an denen Erdplatten aufeinander treffen oder sich voneinander weg bewegen. Darüber hinaus gibt es Vulkane, die sich weit entfernt von Plattengrenzen befinden, sie lassen sich durch sogenannten Hotspot-Vulkanismus erklären. Hier steigt heißes Material aus dem tiefen Erdinneren über einen sogenannten Plume an die Oberfläche auf, durchbricht die Erdkruste und ein Vulkan entsteht. Da die Erdplatten sich über diesen Hotspot hinweg schieben, formen sich vulkanische Inselketten wie etwa die Hawaii-Kette.

In Grönland und der Region des Nordatlantiks gibt es zahlreiche erloschene Vulkane aus der Zeit vor etwa 60 Millionen Jahren. Sie sind nicht kettenförmig angeordnet sondern über einen großen Bereich der dortigen Nordamerikanischen und Eurasischen Erdplatten verteilt, sehen also nicht nach Hotspot-Vulkanismus aus. Ein Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern um den Erstautoren Bernhard Steinberger, GFZ-Sektion Geodynamische Modellierung, konnte nun jedoch zeigen, dass es sich auch dort um Hotspot-Vulkanismus handelt. Die Ergebnisse sind im Fachjournal Nature Geoscience veröffentlicht.

Anhand hochauflösender tomografischer Bildgebungsverfahren hat das Team einen Korridor aus ausgedünnter Lithosphäre – die die Erdkruste und den äußersten Teil des Erdmantels umfasst - ausfindig gemacht, der sich von Ost nach West quer über Zentral-Grönland erstreckt. Er könnte entstanden sein, als Grönland sich vor 90 bis 60 Millionen Jahren westwärts über den Island-Plume Hotspot geschoben hat, der hier im Erdinneren aktiv ist. Die Aktivität des Island-Plume hat das Team nun hochgenau berechnet.

Steinberger: „Nachdem wir die Aktivität des Island-Plume rekonstruiert hatten, suchten wir noch nach einer Erklärung dafür, warum, wenn doch der Hotspot nach unserem Modell bereits vor 90 Millionen Jahren westlich von Grönland aktiv war, die vulkanische Aktivität dort erst vor 60 Millionen Jahren auftrat.“

Über ein neues Modell konnten die Forschenden nachvollziehen, wie sich das aus dem Plume aufsteigende heiße Material aus dem Erdinneren in dem Korridor angesammelt und so die Lithosphäre vermutlich nach und nach – also schon vor 90 Millionen Jahren beginnend - ausgedünnt hat. Steinberger „Zusammen mit dem Prozess der nach Ost und West auseinanderdriftenden Platten des nordatlantischen Rückens und den Bewegungen im Erdinneren vermuten wir, dass die zunächst mächtige Lithosphäre im Verlauf der Jahrmillionen immer dünner wurde. Das führte schließlich vor etwa 60 Millionen Jahren zum Ausbruch der Vulkane, die sich so an beiden Enden der Landmasse anordneten.“ (ak)

Originalstudie: Steinberger, B., Bredow, E., Lebedev, S., Schaeffer, A., Torsvik, T.H., 2018. Widespread volcanism in the Greenland-North Atlantic region explained by the Iceland plume. Nature Geoscience. DOI: 10.1038/s41561-018-0251-0

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