Riesige Lavablase aus dem alten “Superplume” unter Neuseeland entdeckt

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Nach der Theorie beginnen diese Federn zu schmelzen, wenn sie sich der Oberfläche nähern, was massive Vulkanausbrüche auslöst. Die Beweise für die Existenz solcher Federn erwiesen sich jedoch als schwer fassbar, und Geologen hatten die Idee so gut wie abgelehnt.

Bereits in den 1970er Jahren hatten Wissenschaftler eine revolutionäre Idee, wie das tiefe Innere der Erde funktioniert. Sie schlugen vor, dass es sich langsam wie eine Lavalampe dreht, mit schwimmenden Klecksen, die sich aus heißen Erdgesteinsfahnen aus der Nähe des Erdkerns erheben, wo die Steine ​​so heiß sind, dass sie sich wie eine Flüssigkeit bewegen.

In einem heute veröffentlichten Artikel können wir diese Beweise jetzt liefern. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Neuseeland auf den Überresten einer solchen alten riesigen Vulkanfahne sitzt. Wir zeigen, wie dieser Prozess vulkanische Aktivität verursacht und eine Schlüsselrolle in der Funktionsweise des Planeten spielt.

Vor etwa 120 Millionen Jahren – während der Zeit der Dinosaurier in der Kreidezeit – schufen riesige Vulkanausbrüche unter dem Ozean ein Unterwasserplateau von der Größe Indiens. Im Laufe der Zeit wurde es durch die Bewegungen der tektonischen Platten aufgebrochen. Ein Fragment liegt jetzt unter Neuseeland und bildet das Hikurangi-Plateau.

Wir haben die Geschwindigkeit seismischer Druckwellen gemessen – effektiv Schallwellen – und wie sie sich durch Mantelgesteine ​​unter dem Hikurangi-Plateau bewegen. Diese Vibrationen wurden entweder durch Erdbeben oder absichtliche Explosionen ausgelöst und erreichten Geschwindigkeiten von 9 Kilometern pro Sekunde (5,5 Meilen pro Sekunde).

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Seit den späten 1970er Jahren wurden schnelle P-Wellengeschwindigkeiten aus einer Tiefe von etwa 30 km unter der östlichen Nordinsel Neuseelands gemeldet. Die in diesen frühen Daten aufgezeichneten seismischen Schwingungen bewegten sich nur in eine Richtung durch einen kleinen Teil des Mantels, und die Bedeutung der hohen Geschwindigkeit war unklar.

Es ist bekannt, dass sich diese Wellen, sogenannte P-Wellen, mit einer bemerkenswert konstanten Geschwindigkeit im obersten Erdmantel fortbewegen: etwa 8,1 km pro Sekunde (5 Meilen pro Sekunde). Schon kleine Abweichungen von dieser konstanten Geschwindigkeit geben wichtige Auskunft über den Zustand der Mantelgesteine.

Unsere neuen Daten sind viel umfangreicher und stammen aus einem großen seismischen Experiment im Jahr 2012, das sich über die südliche Nordinsel und Offshore-Regionen einschließlich des Hikurangi-Plateaus erstreckte.

Es zeigt die Geschwindigkeit der P-Wellen, die 9 km pro Sekunde (5,5 Meilen pro Sekunde) erreicht haben, unabhängig von der horizontalen Richtung, in die sie sich bewegten. Eine sorgfältige Analyse der durch tiefe Erdbeben ausgelösten Schwingungen ergab jedoch ungewöhnlich niedrige Geschwindigkeiten für Schwingungen, die sich in vertikaler Richtung bewegen.

Dies enthüllt wichtige Informationen darüber, wie die Mantelgesteine ​​durch die riesigen Kräfte im Inneren der Erde gedehnt oder zusammengedrückt wurden, und dies bestätigt die Existenz der schwer fassbaren Federn.

Das beobachtete Muster der seismischen Geschwindigkeiten erfordert, dass die Mantelgesteine ​​unter dem Hikurangi-Plateau auf die gleiche Weise gedehnt und zusammengedrückt wurden, wie man durch Abflachen eines Gummiballs eine Pfannkuchenform erzeugen könnte.

Als wir Computersimulationen von aufsteigenden Federn im Mantel durchführten, stellten wir fest, dass sie genau dieses Pfannkuchen-Abflachungsmuster reproduzierten, da sich der pilzförmige Kopf der Wolke seitlich ausbreitet und nahe der Oberfläche zusammenbricht.

Wir haben uns auch Daten aus seismischen Experimenten internationaler Teams auf anderen ozeanischen Hochebenen im Südwesten des Pazifiks angesehen. Bemerkenswerterweise zeigten sowohl das Manihiki-Plateau als auch das Ontong-Java-Plateau das gleiche Muster wie unter dem Hikurangi-Plateau. P-Wellen bewegten sich unabhängig von der horizontalen Richtung mit der gleichen hohen Geschwindigkeit, jedoch in der vertikalen Richtung mit deutlich langsameren Geschwindigkeiten.

Die großen ozeanischen Hochebenen des Südwestpazifiks sind jetzt verstreut, aber wir wissen, wie sie vor etwa 120 Millionen Jahren zusammengepasst haben. Sie bildeten eine Region, die von einer dicken Schicht Vulkangestein mit einem Durchmesser von Tausenden von Kilometern unterlegt war.

Unsere Analyse zeigt, dass diese gesamte Region über dem einzigen Kopf einer riesigen Wolke – einer Superwolke – lag, die über einen geologisch kurzen Zeitraum von einigen Millionen Jahren zu massiven Lavaausbrüchen verschmolz.

Neuseeland

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