Die Hauptinseln des Hawaii-Archipels, aufgenommen vom Terra-Satelliten der Nasa. Ganz rechts ist Big Island mit seinen beiden hohen Vulkanbergen Mauna Loa und Mauna Kea zu sehen. Daran schließen die Inseln Maui mit der kleinen Insel Kahoolawe, Lanai, Molokai, Oahu und ganz links Kauai an.
Die Grafik zeigt die Datierungen von Vulkanen der drei Vulkanketten im Pazifik sowie ihre relative Bewegung zueinander im Lauf der Zeit (links). Die Lage der drei Vulkanketten ist in der Karte dargestellt. Die Sterne markieren jeweils das jüngste Ende beziehungsweise die heute aktiven Vulkane.
Corvallis – Der Archipel von Hawaii besteht im Grund aus einer Reihe von Vulkanen, die von einem "Hotspot" weit unter dem Meeresboden gespeist werden. Bei einem solchen sogenannten Mantel-Plume wird geschmolzenes Gestein aus dem tiefen Erdmantel bis an die Oberfläche transportiert. Wie ein Schweißbrenner frisst sich das heiße Material durch die Erdkruste und lässt dabei die Vulkane entstehen. Lange Zeit wurde angenommen, dass diese Hotspots ortsfest sind. Bewegt sich die tektonische Platte darüber hinweg, entsteht eine Kette von Vulkanen, wobei der jüngste Feuerberg an dem einen Ende, der älteste an dem anderen zu finden ist.
Dieses Konzept wurde zunächst auch für die Hawaii-Inseln angenommen. Sie sind das jüngste Ende der Hawaii-Emperor-Kette, die sich durch den nordwestlichen Pazifik zieht. Doch bald gab es Zweifel daran, ob der Hotspot tatsächlich ortsfest ist. Den größten Widerspruch rief ein markanter Knick von rund 60 Grad in dieser Vulkankette hervor, der vor 47 Millionen Jahren entstand.
Fragliche Kursänderung
"Wenn man diesen Knick allein mit einer plötzlichen Änderung der Bewegung der Pazifischen Platte zu erklären versucht, würde man zu jener Zeit auch eine deutlich veränderte Bewegungsrichtung relativ zu benachbarten tektonischen Platten erwarten", sagt Bernhard Steinberger vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ. Dafür gäbe es bisher jedoch keinerlei Hinweise.
Neuere Studien hätten dagegen nahegelegt, dass offenbar zwei Prozesse wirksam waren: Zum einen hat die Pazifische Platte ihre Bewegungsrichtung etwas verändert. Zum anderen hat sich der Hawaii-Hotspot in der Zeit vor 60 bis 48 Millionen Jahren relativ rasch nach Süden bewegt – um dann mehr oder weniger abrupt zu stoppen. Wenn man diese Bewegung des Hotspots berücksichtigt, wird nur eine geringere Änderung der Plattenbewegung benötigt, um die Vulkankette zu erklären.
Neue Daten stützen These von mobilen Hotspots
Diese Hypothese wird nun von einer aktuellen Untersuchung untermauert, an der Steinberger beteiligt ist. Das internationale Team um Hauptautor Kevin Konrad, Oregon State University in Corvallis (Oregon), hat neue Altersdatierungen von Vulkanen der Rurutu-Vulkankette ausgewertet, zu der beispielsweise auch die vulkanischen Inseln von Tuvalu im Westpazifik gehören.
Darüber hinaus zogen sie entsprechende Daten von der Hawaii-Emperor-Kette und der Louisville-Kette im Südpazifik hinzu. Anhand der geografischen Lage und des Alters von Vulkanen dieser drei Ketten können die Forscher in die geologische Vergangenheit blicken und ermitteln, wie sich die drei Hotspots im Lauf der Jahrmillionen relativ zueinander bewegt haben.
Dutzende Kilometer pro Jahrmillion
Aus den neuen Daten, die nun im Fachjournal "Nature Communications" veröffentlicht wurden, lässt sich schließen: Die Hotspots unter der Rurutu- sowie der Louisville-Kette bewegten sich nur wenig relativ zueinander, der Hotspot unter der Hawaii-Emperor-Kette hingegen wanderte zwischen 60 und 48 Millionen Jahren vor heute beträchtlich gegenüber den anderen beiden Hotspots.
"Dies macht es sehr wahrscheinlich, dass sich hauptsächlich der Hawaii-Hotspot bewegt hat", sagt Steinberger. Und zwar mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 60 Kilometer pro Jahrmillion, wie geodynamische Modellrechnungen ergaben. Paläomagnetische Daten würden diese Interpretation stützen, so die Wissenschafter. (red, 27.2.2018)