Wissenschaftsbild des Monats

Spur der Steine

Fein säuberlich geschichtet in Farbnuancen, die zwischen Kupfer, Dunkelrot, Grün, Violett und Schwarz changieren. Die Gesteinsproben vom Grund des Marianengrabens erzählen eine bis zu 50 Millionen Jahre alte Geschichte vom Ursprung des Vulkanismus.

Das Bild zeigt 24 nebeneinander gereihte 1,5 Meter hohe Segmente eines Bohrkerns, den GEOMAR-Wissenschaftler zusammen mit einem internationalen Team im Jahr 2014 an Bord des Forschungsschiffes Joides Resolution in der Nähe des Marianengraben zutage förderten. Der Marianengraben bildet den südlichen Abschnitt einer fast 4000 Kilometer langen Tiefseerinne, die sich von den Marianen-Inseln im Süden über die Izu-Bonin Inseln bis nach Japan erstreckt. Hier taucht die Pazifische Erdplatte unter die Philippinische ab, was intensive vulkanische Aktivität und eine hohe Zahl an Erdbeben zur Folge hat. 

Die Bohrung fand erstmals am Ursprung einer solchen Subduktionszone (lat. sub „unter“ und ducere „führen“) statt, der Izu-Bonin-Subduktionszone im Amami Sankaku Basin in der Philippinischen See. Bis vor Kurzem  wusste man nicht was passiert, wenn sich Erdplatten teilen und eine beginnt, sich unter die andere zu schieben. Bei der Forschungsexpedition  bot sich nun die Möglichkeit, dem Ursprung des Vulkanismus im wahrsten Sinne des Wortes auf den Grund zu gehen. Das Bohrgestänge des Bohrschiffs konnte dabei einen über 1600 Meter langen Kern vulkanischer Ablagerungen der letzten 52 Millionen Jahre aus dem Meeresboden gewinnen, was bei einer Wassertiefe von rund 4700 Metern an die Grenze des technisch Machbaren reicht. Während dieser Zeit lag das Gebiet fast immer unter Wasser. Die meisten Ablagerungen des Bohrkerns sind vulkanischen Ursprung. Nur die obersten, ganz hellen Schichten bestehen aus Tiefseesedimenten, wie Staub und abgestorbenen Organismen. Zu dieser Zeit war der Vulkanismus schon weitergewandert. Es gibt auch Ascheschichten von weit entfernten Eruptionen, weil Luft die Asche über mehrere hundert oder sogar tausend Kilometer weiter transportieren kann.

Die Förderung des ungewöhnlich langen Bohrkerns erfolgte häppchenweise: Nach jeweils neun Metern Bohrfortschritt holten die Forscher den Bohrkern an Deck und zerlegten ihn anschließend in „handliche‘“ 1,5 Meter hohe Abschnitte. Das Bild zeigt eine repräsentative Auswahl von 24 Kernstücken, die alle Epochen der untersuchten Vulkanismusgeschichte abdecken. Die hellbraunen Kerne links sind die jüngsten und zeigen Tiefseesedimente nach Ende des Vulkanismus in der Nähe der Bohrstelle vor 25 Millionen Jahren. Die zwei Kerne rechts sind die ältesten. Sie zeigen basaltische ozeanische Kruste, die während der Geburt der Izu-Bonin-Subduktionszone vor circa 52 Millionen Jahren entstanden.

Die Wissenschaftler analysierten die mikroskopisch kleinen Einschlüsse erkalteter Magma aus dem Bohrkern. Die gewonnenen Daten lieferten ihnen Einblicke in den Vulkanismus vor 30 bis 40 Millionen Jahren in der Region und damit auch des pazifischen Feuerringes, der den Pazifik U-förmig von Osten, Norden und Westen auf einer Länge von etwa 40.000 Kilometern umgibt. So fanden sich Hinweise, dass der Vulkanismus anfangs nur langsam in Fahrt kam. Erst mit der Verlagerung der Tiefseerinne in Richtung Osten verstärkte sich die vulkanische Aktivität, und es entstanden die riesigen explosiven Stratovulkane, wie sie heute zum Beispiel am westlichen Rand des Pazifischen Feuerrings zu finden sind.

"Kalte Platten und heiße Schmelzen" - Pressemeldung GEOMAR

Franziska Roeder

Druck-Version

Kontakt

  • Photo of Franziska Roeder
    • Franziska Roeder
    • Artdirektion; Redaktion Interne Seite und Wissenschaftsbild des Monats
      Helmholtz-Gemeinschaft