Studie stellt Lehrbuchwissen über den Hawaii-Hotspot auf den Kopf: Der Mantelplume wird heißer statt kälter
Seit Jahrzehnten gilt in der Geologie die Vorstellung, dass Hotspots im Laufe ihrer Entwicklung langsam abkühlen und die vulkanische Aktivität, die sie speist, im Laufe von Jahrmillionen erlischt. Eine neue Studie von Forschern der University of Hawaiʻi at Mānoa stellt dieses Modell nun grundlegend infrage. Demnach hat sich der Mantelplume unter Hawaii in den vergangenen 47 Millionen Jahren nicht abgekühlt, sondern ist um gut 250 Grad Celsius heißer geworden. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Earth and Planetary Science Letters“ veröffentlicht.
Hotspots unterscheiden sich von den meisten anderen Vulkanregionen der Erde. Während sich die allermeisten Vulkane entlang der Grenzen tektonischer Platten bildeten, wofür der Pazifische Feuerring ein Beispiel darstellt, liegen Hotspots mitten auf einer Platte. Als Ursache für den Hotspotvulkanismus, wie er von Hawaii bekannt ist, gilt ein schmaler Aufstrom besonders heißen Mantelmaterials – ein sogenannter Mantelplume –, der aus großer Tiefe bis an die Unterseite der Erdkruste aufsteigt. Über diesem stationären Wärmestrom bewegt sich die Pazifikplatte mit mehreren Zentimetern pro Jahr nach Nordwesten. Dadurch entstehen nacheinander neue Schildvulkane, während ältere vom Hotspot wegdriften und erlöschen. So bildete sich die mehr als 3.500 Kilometer lange Hawaii-Emperor-Vulkankette mit ihren insgesamt 65 Vulkanen.
Für ihre Untersuchung analysierten die Wissenschaftler um Hauptautor Prof. Michael O. Garcia Basalte von 16 Vulkanen entlang der gesamten Insel- und Seamount-Kette von Hawaii. Mithilfe mehrerer geochemischer Methoden rekonstruierten sie die Temperatur des Mantelplumes zu verschiedenen Zeitpunkten seiner Entwicklung. Das überraschende Ergebnis: Statt einer kontinuierlichen Abkühlung nahm die Temperatur des Plumes über Millionen Jahre deutlich zu.
Nach Ansicht der Forscher erklären diese Temperaturschwankungen auch die enormen Unterschiede bei der Magmaproduktion. Besonders starke Wärmeschübe führten demnach zur Entstehung der größten Schildvulkane der Kette, wie dem zum Teil erodierten und heute untermeerischen Pūhāhonu, des größten bekannten Schildvulkans der Erde, sowie des Mauna Loa auf Big Island. Andere bislang diskutierte Ursachen wie Veränderungen der Lithosphärendicke oder der Geschwindigkeit der Pazifikplatte konnten die beobachteten Unterschiede in der Größe der Vulkane dagegen nicht ausreichend erklären.
Quelle: Garcia, M. O. et al. (2026): Taking the temperature of the Hawaiian plume using multiple geochemical approaches: Evidence for secular heating from 47 Ma to present. Earth and Planetary Science Letters 690, 120055. DOI: 10.1016/j.epsl.2026.120055.