Magma aus der Tiefe – Wie ein Mantelplume das Afar-Dreieck in Ostafrika formt
Tief unter dem Afar-Dreieck in Ostafrika brodelt eine geodynamische Kraft, die die Landschaft dramatisch verändert: Ein Mantelplume ist maßgeblich für die vulkanische Aktivität der Region verantwortlich und bedingt ein Aufreißen der Erdkruste und die Bildung eines Riftsystems. Dieses Rift könnte sich zu einem neuen Ozean weiten, so wie es bereits an 2 anderen divergenten Gräben der Region passiert ist: dem Roten Meer und dem Golf von Aden.
Wissenschaftler um Emma Watts von der University of Southampton fanden nun heraus, dass der Mantelplume nicht nur für die beginnende Öffnung des Afar-Dreiecks verantwortlich ist, sondern auch die beiden anderen Gräben entstehen ließ. Unter dem Afar-Dreieck stoßen diese drei tektonischen Nähte zusammen und bilden eine Dreierkreuzung – mit ein Grund, warum die Vulkane des Afar-Dreiecks zu den aktivsten der Welt zählen. Während der Prozess der Riftbildung im Afar-Dreieck noch am Anfang steht und die Kruste hier überwiegend kontinentaler Natur ist, sieht es mit dem Boden des Roten Meeres und des Golfs von Aden anders aus: Hier öffneten sich die Rifts bereits so weit, dass der Boden die chemische Signatur eines Ozeans trägt.
Das Forscherteam hat über 130 Proben junger Vulkane aus allen drei Riftzonen untersucht. Ihre geochemischen Analysen zeigen, dass der darunterliegende Mantel von einer einzigen, jedoch räumlich und chemisch heterogenen Zone besteht, in der heißes Mantelmaterial aus großer Tiefe aufsteigt. Interessanterweise wiederholen sich geochemische Muster über die Rifts hinweg und prägen der Erdkruste eine in Streifen verlaufende Signatur auf – ein Hinweis darauf, dass alle drei Spaltensysteme von derselben Quelle gespeist werden. Statistische Modellierungen mit Splines und K-Means-Analysen stützen diese Hypothese. Doch die Zonen gleicher chemischer Signaturen im Gestein sind unterschiedlich breit, ein Indiz dafür, dass die Öffnung der Rifts unterschiedlich schnell verläuft.
Nicht allein der Aufstieg des heißen Mantelmaterials bestimmt, wo und wie viel Schmelze an die Oberfläche gelangt. Auch die Tektonik spielt eine aktive Rolle. So ist die Dehnungsrate im Rotmeer-Graben mehr als doppelt so hoch wie im Äthiopischen Hauptgraben (MER). Gleichzeitig ist die Kruste unter dem MER deutlich dicker. Diese Unterschiede führen zu einem „Flaschenhals-Effekt“: Während das Material im Roten-Meer-Rift leichter aufsteigen kann, staut es sich unter dem MER, wo der lithosphärische Deckel dicker ist. Dadurch unterscheiden sich nicht nur die Menge, sondern auch die Zusammensetzung des Vulkangesteins in den jeweiligen Zonen.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich Mantelplumes nicht isoliert, sondern im Zusammenspiel mit der überlagernden Plattentektonik entwickeln. Ein Plume ist also kein starrer Aufzug für Magma, sondern ein dynamisches System, das durch die Bewegung der Erdplatten geformt wird. Damit liefert das Afar-Dreieck nicht nur einen Blick in die vulkanische Zukunft Ostafrikas, sondern auch einen Schlüssel zum besseren Verständnis globaler geodynamischer Prozesse – bis hin zur Geburt neuer Ozeane.
Zu Anfang des Jahres wurden wir Zeugen der Wehen dieses Geburtsvorgangs, als sich im Süden des Afar-Dreiecks ein großer magmatischer Gang bildete. Die Gangbildung ging vom Vulkan Fentale aus und sorgte auf einer Strecke von über 30 Kilometern für starke Erdbeben und die Entwicklung verschiedener hydrothermaler Phänomene, die sich bis zum Vulkan Dofan erstreckten. Außerdem zeugt die Aktivität des Vulkans Erta Alé von der Geburt eines neuen Ozeans.