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News: Das Portrait einer Magmakammer

Geowissenschaftler kämpfen oft mit einem Problem: Was sich unter unseren Füßen im Inneren der Erde abspielt, lässt sich oft nur indirekt messen - und Interpretationen sind nicht immer leicht und schon gar nicht eindeutig. Seismische Wellen von Erdbeben oder unterirdischen Explosionen geben Hinweise darauf, wie es in der Tiefe aussieht. Ein mehr oder weniger direkten Blick auf eine Magmakammer haben nun Wissenschaftler mit Hilfe von Schallwellen und Unterwasserempfängern geworfen. Eine große Datendichte ermöglichte es ihnen, daraus zum ersten Mal ein detailliertes dreidimensionales Bild zu konstruieren.
In fast jedem Lehrbuch der Geophysik finden sich detaillierte Abbildungen von glutheißen Magmakammern tief im Erdinneren. Allerdings beruhen sie bisher alle nur auf Hochrechnungen von Messdaten, einem gewissen Maß an Vermutungen und der künstlerischen Vorstellungskraft des Zeichners. Das hat jetzt ein Ende: Wissenschaftlern von der Scripps Institution of Oceanography der University of California in San Diego gelang es zum ersten Mal, ein dreidimensionales Bild zu konstruieren, das auf Schallreflexionen einer unterirdischen Magmakammer in einem vulkanischen System basiert (QuickTime Movies, 3,8MB und 5,9MB).

Graham Kent und seine Mitarbeiter untersuchten eine Magmakammer, die zu einem linearen vulkanischen System des ostpazifischen Rückens gehört, etwa tausend Kilometer südwestlich von Acapulco. Entlang dieser Störungszone weichen die Plattenränder beständig auseinander, und neuer Ozeanboden entsteht. Die Wissenschaftler benutzten 30 so genannte Hydrophone, die sie über eine Strecke von drei Kilometern am Meeresboden befestigten. Als Schallsignale verwendeten sie die Schussgeräusche einer Reihe von Luftgewehren, die sie in Richtung der Magmakammer in der Erdkruste abfeuerten. Die Geräte zeichneten dann die von der Kammer reflektierten Schallwellen auf. Mit den insgesamt etwa 120 000 Schallsignalen, die sie in 201 Profilen im Abstand von hundert Metern aufzeichneten, erhielten sie die nötige Auflösung, um ein dreidimensionales Bild konstruieren zu können.

"Wir konnten kleine Anteile der Energie des reflektierten Schalls aufzeichnen und sie auf den Magmakörper projizieren. Dadurch entstand ein direktes 3-D-Bild, das viel detaillierter ist als solche, die mit indirekten Methoden erzeugt wurden", erklärt Kent. Im Prinzip, erläutert er weiter, haben sie also eine Art Sonogramm aufgezeichnet.

Mit Hilfe der Daten versuchen sie nun zu klären, woher eigentlich das Magma zur Neubildung des Ozeanbodens entlang der Rückens stammt. Denn dazu gibt es zwei konkurrierende Thesen. Zum einen sollen sich die aufsteigenden Magmamassen eher flächenartig unter der Riftzone ausbreiten und Magmakammern der Kruste entlang der gesamten Strecke der auseinanderweichenden Teile auffüllen. Eine andere Vermutung besagt, dass sich eher pilzartige Strukturen, so genannte Plumes, bilden, die weit auseinander liegen und nur an bestimmten Stellen Magma in die Kruste einspeisen, das sich dann entlang der Störung zu den Rändern der einzelnen Abschnitte hin ausbreitet.

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