Vulkane auf Abwegen

News: Vulkane auf Abwegen

Japan gehört zu den Regionen mit der höchsten Vulkanaktivität weltweit - kein Wunder, stoßen hier doch zwei Platten aufeinander, von denen die eine unter die andere absinkt, ein Prozess, bei dem sich viele Vulkane bilden. Doch die Verteilung der Vulkane auf den Inseln folgt nicht so ganz den Lehrbuchregeln: Anstatt sich wie eine Kette in einem Bogen anzuordnen, fallen einige Exemplare aus dem Rahmen und liegen etliche Kilometer nach Westen versetzt. Eine Simulation des Wärmeflusses in der Tiefe liefert eine mögliche Antwort: Eine dritte beteiligte Platte wirkt wie eine Wärmedämmung.

Die Erdoberfläche ist kein starres Gebilde. Sie ist zusammengesetzt aus vielen, verschieden großen tektonischen Platten, die sich auf zähflüssigem Untergrund bewegen. Die mittelozeanischen Rücken sind Stellen, an denen die Platten auseinander weichen. Dort bildet sich aus flüssigem Gestein ständig neue Erdkruste. In anderen Gebieten treiben die Platten dagegen aufeinander zu. Eine der beiden taucht dann in einer so genannten Subduktionszone, die sich als Tiefseegraben zeigt, unter die andere ab. In der Tiefe schmilzt das Gestein wieder auf – der Kreislauf ist geschlossen.

Doch so harmlos, wie es klingt, läuft dieser Prozess nicht ab. Wenn die Platten beim Absinken in die Tiefe brechen, erzeugen sie gefährliche Erdbeben. Außerdem enthalten die Gesteine wasserhaltige Minerale. Die zunehmende Hitze und Druck pressen das Wasser heraus, und es dringt in den darüber liegenden Keil des Mantels ein. Damit erniedrigt sich dessen Schmelztemperatur und es entsteht Magma – die glutflüssige Quelle eines Vulkans. Dementsprechend finden sich entlang von Subduktionszonen viele Vulkane, der Feuergürtel des pazifischen Ozeans ist nur ein Beispiel dafür.

Befindet sich eine solche Zone zwischen zwei ozeanischen Platten, entstehen etwa 100 bis 200 Kilometer hinter dem Tiefseegraben auf der nicht abtauchenden Platte charakteristische Inselbögen vulkanischen Ursprungs. So verdankt auch Japan seine Entstehung einer Subduktionszone. Östlich des Inselbogens schiebt sich in der Japan-Tiefseerinne die Pazifische unter die westlich angrenzende Eurasische Platte. Im Nordosten des Landes liegen die Vulkane auch passend wie eine Kette aufgereiht. Doch im zentralen Teil gibt es plötzlich einen Sprung und die Vulkanreihe befindet sich einige Kilometer nach Westen verschoben.

Hikaru Iwamori von der University of Tokyo hat die Bedingungen in der Tiefe in einer Simulation nachgebildet, um dem Grund für den Versatz auf die Spur zu kommen. Dabei zeigte sich, dass die Philippinische Platte hier offenbar wie eine Dämmung wirkt, die in den Wärmefluss in dem "Drei-Platten-Eck" eingreift (Earth and Planetary Sciences vom 30. August 2000, Volltext).

Diese kleine Platte liegt direkt südlich der betrachteten Zone. Weiter im Süden sind die Verhältnisse eindeutig: Dort sinkt die Pazifische Platte unter die Philippinische Platte ab. Die dadurch entstehende Izu-Vulkankette durchzieht den Ozean südlich von Japan. An der Grenzlinie zwischen der Eurasischen und Pazifischen Platte bohrt sich die Philippinische Platte jedoch wie ein Keil dazwischen und verhindert so, dass aufgeschmolzenes Gestein aus der Tiefe in Richtung der Subduktionszone fließt. Dort würde es die absinkenden, noch festen Gesteinsmassen aufheizen und damit das Schmelzen beschleunigen. Dementsprechend muss die alte Kruste viel weiter in die Tiefe sinken, bis sie die nötigen Temperaturen erreicht. Das bedeutet aber auch, dass sie weiter nach Westen gerät, bevor das Kristallwasser freigesetzt wird, das dann nach oben steigen kann und die Magmabildung auslöst. Und deshalb liegen die Vulkan in Zentral-Japan nicht vor der Ostküste, sondern ganz in der Nähe der Westküste.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 15.5.2000
"Zeugen aus der Tiefe"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 17.9.1999
"Wasser in der Tiefe"
Spektrum der Wissenschaft 5/99, Seite 12
"Erfolgreiche Computersimulation der Plattentektonik"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)

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