Neue in JGR Solid Earth veröffentlichte Forschungsergebnisse legen nahe, dass der Ätna, einer der aktivsten Vulkane der Welt, in keine etablierte geologische Kategorie passt. Stattdessen glauben Wissenschaftler, dass es sich um eine „neue Art von Vulkanismus“ handelt, die unser traditionelles Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Vulkanen in Frage stellt.
Die drei traditionellen Modelle in Frage stellen
Jahrzehntelang hat die Vulkanologie Ausbrüche anhand der tektonischen Aktivität in drei verschiedene Kategorien eingeteilt:
- Mittelozeanische Rückenvulkane: Entstehen dort, wo sich ozeanische Platten auseinanderziehen, wodurch Magma neue Kruste bilden kann.
- Intraplattenvulkane (Hotspots): Entstanden durch konzentrierte Hitzezonen im Erdmantel, wie etwa auf den Hawaii-Inseln oder in der Yellowstone-Caldera.
- Subduktionszonenvulkane: Entstehen, wenn eine ozeanische Platte unter eine kontinentale Platte gleitet, oft angetrieben durch Wasser, das das unterirdische Gestein schmilzt (z. B. der Berg Fuji).
Der auf Sizilien gelegene Ätna widersetzt sich allen dreien. Obwohl es sich in der Nähe der Kreuzung befindet, an der die Afrikanische Platte auf die Eurasische Platte trifft, liegt es direkt an der Grenze und nicht im Landesinneren. Darüber hinaus ähnelt seine Lava zwar chemisch der eines „Hotspot“-Vulkans, es gibt jedoch keine Hinweise auf einen Mantel-Hotspot darunter.
Eine seltsame Evolutionsgeschichte
Das Geheimnis des Ätna ist nicht nur seine Lage, sondern auch seine sich im Laufe der Zeit verändernde chemische Zusammensetzung. Forscher stellten eine deutliche Veränderung in der „Ernährung“ des Vulkans fest:
- Frühes Stadium: Der Vulkan brach relativ kleine Mengen kieselsäurehaltiger Lava aus. Typischerweise stammt silikareiches Magma aus großen Schmelzreservoirs und führt zu massiven Eruptionen.
- Späteres Stadium: Der Vulkan ging dazu über, große Mengen alkalireicher Lava (reich an Kalium und Natrium) auszubrechen. Normalerweise entsteht alkalireiche Lava aus weniger geschmolzenem Gestein und führt zu viel kleineren Eruptionen.
Diese Umkehrung der „erwarteten“ Beziehung zwischen Lavachemie und Eruptionsvolumen veranlasste Forscher, tiefer in das Leitungssystem des Vulkans einzudringen.
Der „Faltmechanismus“: Wie der Ätna funktioniert
Durch die Untersuchung der Geochemie verschiedener Lavaschichten entdeckten Sébastien Pilet und sein Team, dass das Magma des Ätna aus einer „Zone mit niedriger Geschwindigkeit“ stammt – einer besonders schmelzigen Schicht an der Oberseite des Erdmantels. Obwohl diese Zonen häufig vorkommen, erreicht das Magma in den meisten Teilen der Welt selten die Oberfläche.
Was den Ätna besonders macht, ist das tektonische Chaos vor seiner Haustür.
Die subduzierende Afrikanische Platte gleitet nicht reibungslos unter die Eurasische Platte; es steckt teilweise fest. Diese Reibung führt dazu, dass sich das Gestein faltet und verformt. Diese tektonischen Falten fungieren als Kanäle und schaffen Wege, die es Magma ermöglichen, traditionelle Wege zu umgehen und an die Oberfläche aufzusteigen.
Die Forscher schlagen für diesen Prozess einen zweistufigen Verlauf vor:
1. Zunächst musste sich Magma durch die dicke Afrikanische Platte kämpfen und reagierte dabei mit der siliziumreichen Kontinentalkruste.
2. Im Laufe der Zeit veränderte sich die geologische Struktur, wodurch eine direktere „Röhre“ vom Erdmantel zur Oberfläche entstand, wodurch weniger verfälschte Alkalilava freier fließen konnte.
Warum dies für die globale Geologie wichtig ist
Die Entdeckung des einzigartigen Mechanismus des Ätna ist mehr als nur eine lokale Kuriosität. Es zeigt eine bedeutende Lücke in aktuellen geologischen Modellen auf: die Rolle der Lithosphäre (der Kruste und des oberen Mantels) bei der Gestaltung der vulkanischen Aktivität.
Wie die Petrologin Sarah Lambart feststellt, wird die Art und Weise, wie Magma mit den umgebenden Gesteinsschichten interagiert, oft übersehen. Wenn der „Faltungs“-Mechanismus des Ätna häufiger auftritt als bisher angenommen, könnte dies bedeuten, dass sich viele andere Vulkane weltweit auf eine Weise verhalten, die wir noch nicht vollständig verstehen.
Der Ätna mag ein einzigartiger Ausreißer sein, aber sein einzigartiges Verhalten legt nahe, dass die Wechselwirkung zwischen Magma und der Erdkruste eine viel größere Rolle beim globalen Vulkanismus spielt, als die aktuelle Wissenschaft annimmt.
Schlussfolgerung
Die einzigartige Lage und die sich verändernde Chemie des Ätna lassen darauf schließen, dass es sich eher um ein Produkt komplexer tektonischer Faltung als um eine normale Plattenbewegung handelt. Diese Entdeckung eröffnet ein neues Kapitel in der Geologie und legt nahe, dass die Erdkruste möglicherweise eine viel aktivere Rolle bei der Auslösung von Vulkanausbrüchen spielt als bisher angenommen.
