Galapagos Inselgeologie

Der Galapagos Mantelplume

Die Galapagos Inseln sind eine Gruppe vulkanischer Inseln, etwa 1000km westlich der südamerikanischen Küste. Wie viele ozeanischen Inseln, etwa Hawaii, die Azoren und La Reunión, geht man davon aus, dass die Galapagos Inseln ein Produkt des Mantelplumes sind. Mantelplumes sind Säulen heißer Felsen, circa 100km im Durchmesser, die von tief aus der Erde emporwachsen. Diese Plumes erheben sich, da sie heißer sind (etwa 200° C) und daher eine geringere Dichte aufweisen als umgebende Felsen. Die Wachstumsrate liegt bei circa 10cm pro Jahr. Die Tiefe, aus der die Mantelplumes sich erheben ist jedoch immernoch wissentschaftlich diskutiert. Einige glauben, dass Plumes aus einer weniger tiefen Gegend kommen wie etwa der Grenze zwischen oberem und unterem Erdmantel in 670km Tiefe, andere glauben, sie kommen aus wesentlich größeren Tiefen. Eine Möglichkeit ist, dass sie sich am Grund des Erdmantels formen, auf einer Tiefe von 2900m, wo eine Steinschicht mit dem Namen D'' (D-double prime) von dem darunterliegenden flüssigen Erdkern erhitzt wird. Ein Grund, weshalb Wissenschaftler annehmen, die Mantelplumes kommen aus größeren Tiefen, ist, dass sie fix sind und sich auch über viele Millionen Jahre hinweg nicht bewegen, obwohl die lithosphärischen Platten über ihnen sich in dieser Zeit Tausende von Kilometern bewegt haben. Daher ist die Distanz zwischen den aktiven Galapagos - und Hawaiivulkanen immer die gleiche geblieben, obwohl die Vulkane durch lithosphärische Bewegungen in gegensätzliche Richtungen gedrängt wurden.

 

Magmaerzeugung und Vulkanismus

Wenn Plumes sich der Oberfläche nähern, beginnen sie zu schmelzen. Das Schmelzen passiert aufgrund von Druckminderung (durch das Anwachsen der Plumes), weniger durch Hitze. Die Schmelze beginnt bei etwa einer Tiefe von 150km und geht weiter, bis der Plume durch die obenliegende Lithosphäre von weiterem Wachstum abgehalten wird. Die Lithosphäre ist die relativ kalte und steife äußere Schicht der Erde, die sich bis zu Tiefen von 100km unter Ozeanen und 200km unter Kontinenten ausweiten kann. Lithosphäre formt sich, wenn die darunterliegende Asthenosphäre, welche zwar solide aber heiß genug ist, um zu fließen, abkühlt. Die Lithosphäre unter Galapagos ist relativ jung und daher dünn, vielleicht gerade mal 15km. Daher reicht die Region des Schmelzens unter den Inseln von Tiefen von 100km oder 150km vermutlich bis etwa 15km. Die Temperaturen in diesen Tiefen liegen bei 1400°C und mehr. Zu der Zeit, wenn die Schmelze die Oberfläche erreicht, liegen die Temperaturen nur noch bei circa 1100-1200°C.

Der Plume schmilzt nicht vollständig. Maximal 20% davon schmelzen - Magma. Da die Magma weniger Dichte besitzt als die umgebenden Steine, aggregiert sie und steigt auf zur Erdoberfläche. Während sie zur Oberfläche aufsteigt, bleibt sie schlussendlich in großen Pools stecken, genannt Magmakammern, in Tiefen bis zu 10km unter der Erdoberfläche. Gelegentlich kann die Magma den Weg zur Oberfläche freimachen und produziert dabei vulkanische Eruptionen. Immer wiederkehrende Eruptionen über Tausende von Jahren hinweg lassen einen Vulkan entstehen. Ein Teil der Magma kristallisiert in der Magmakammer und stärkt so die Kruste unter dem Vulkan. 

Die auftreibende Bewegung des Mantelplumes drückt die obenliegende Lithosphäre weiter nach oben. Dies, zusammen mit der magmabedingten Verdickung der Kruste ist verantwortlich für die Galapagos Plattform, eine anomale seichte Ozeanregion in der die Galapagos Inseln liegen.