Mittelozeanische Rücken

Mittelozeanische Rücken sind die längsten vulkanischen Gebirge der Welt. Es handelt sich um Zonen, an denen zwei tektonische Platten auseinanderdriften und eine sogenannte divergente Plattengrenze bilden. Große Mengen Magma werden aus dem Erdmantel an die sich meist unter Wasser befindliche Erdoberfläche gefördert. Hier bildet sich eine basaltische ozeanische Kruste und somit neue Lithosphäre (feste Gesteinshülle). Der Mittelatlantische Rücken ist mit mehr als 20.000 Kilometern das längste dieser submarinen Vulkangebirge. Er ist mit dem Pazifischen Rücken verbunden.

Zwei unterschiedliche Mechanismen bewirken die Drift der Platten: Zum einen treibt unter den Plattengrenzen das aufsteigende Magma die Platten auseinander. Aber auch weit entfernt wirkt oft eine weitere Kraft. Wenn sich an der gegenüber liegenden Plattengrenze eine Subduktionszone anschließt, wird die Platte durch den dortigen Sog in den Erdmantel hineingezogen, weg vom Spreizungszentrum.

Entstehung neuer Spreizungszentren

Unter großen Kontinenten kann sich heißes Magma anstauen und durch Anschmelzen die Kruste ausdünnen. Es entsteht ein Graben, so zum Beispiel das Ostafrikanische Grabenbruchsystem mit seinen vielen Vulkanen wie Kilimandscharo oder Ol Doinyo Lengai. Irgendwann reißt dieser Graben auf, der Mittelteil sinkt ab, und es entsteht ein kleines Meer. So ist heute schon die Arabische Halbinsel von Afrika durch das Rote Meer getrennt.

Auch der Oberrheingraben ist Teil einer großen Grabenbruchzone, die von der Norwegischen Nordsee durch das Europäische Festland bis zum Mittelmeer reicht. Hier dehnt sich die Kruste und dünnt dadurch aus. Im Zuge dieser Bruchtektonik entstanden die Vulkane Kaiserstuhl, Hegau, Eifel, und Europas größter Vulkan, der Vogelsberg. Auch heute noch senkt sich der Oberrheingraben um bis zu einem Millimeter pro Jahr, was immer wieder zu schwachen Erdbeben in der Region führt.

Eine solche Plattendehnung ist das Initialstadium einer neuen divergenten Plattengrenze. Wenn nun weiterhin heißes, zähflüssiges Mantelmaterial aufsteigt, entsteht eine Spreizungszone.

Diapire/Heiße Flecken

Das Gestein im Mantel ist nicht überall gleich heiß und dicht. An einigen Stellen gibt es sogenannte Manteldiapire. Es handelt sich dabei um Bereiche im Erdmantel, an denen heiße Gesteinsschmelzen aufsteigen, die sich nach oben hin pilzförmig ausbreiten. Ihr Ursprung kann bis zur Grenze zwischen Kern und Mantel hinunter reichen. An der Grenze von Asthenosphäre und Erdkruste bilden sich heiße Flecken, die über geologische Zeiträume recht stabil sind. Wenn sich eine ozeanische Platte, zum Beispiel die Pazifische Platte, über einen solchen heißen Fleck bewegt, dann entsteht meist eine Kette von Vulkaninseln wie die Inseln von Hawaii. Heiße Flecken unter einer kontinentalen Kruste können riesige Vulkane wie zum Beispiel den Yellowstone-Vulkankomplex in den USA hervorrufen. Über die Zeit wandern die Vulkane mit der sich bewegenden Platte.

Aber auch in der Nähe eines Mittelozeanischen Rückens gibt es oftmals heiße Flecken. Beispielsweise gibt es einen sehr alten Manteldiapir unter dem Südatlantik. Dessen alte vulkanische Relikte befinden sich heute sowohl in Brasilien in Südamerika, wie auch im Afrikanischen Namibia. Dahingegen sind die jungen, von ihm gespeisten und heute noch aktiven Vulkane wie Tristan da Cunha mitten im Südatlantik zu finden. Auch in Island fällt ein Manteldiapir mit einem Spreizungszentrum zusammen. Hier kann man sogar an Land erkennen, wie sich der Atlantik in der Mitte spaltet und Nordamerika und Eurasien langsam auseinander driften.

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Subduktion

Dort, wo sich zwei Platten aufeinander zu bewegen, formen sich langgestreckte Kollisionszonen. Diese haben je nach Zusammensetzung und Alter der beiden konvergierenden Platten unterschiedliche Ausprägungen, und damit auch unterschiedliche Folgen.

Dort, wo eine ozeanische Platte auf eine kontinentale Platte trifft, entstehen Subduktionszonen, zum Beispiel rund um den Pazifischen Feuerring. Die ozeanische Kruste wird hier unter die kontinentale Kruste gezogen. Daran sind großräumig zwei Kräfte beteiligt: Zum einen schieben die Mittelozeanischen Rücken die ozeanische Kruste vom Spreizungszentrum weg, und somit auf eine andere Platte zu. Zugleich sinkt im Kontaktbereich der beiden Platten die ozeanische Kruste nach unten. Dies wird durch ihre höhere Dichte sowie durch die Konvektionsströme im Mantel bewirkt.

Wenn die ozeanische Platte mit dem darauf liegenden und eingedrungenen Sediment und dem Meerwasser herabsinkt, wird diese aufgeheizt. Durch Mineralumwandlungen setzt sie in einer Tiefe von ca. 90-120 Kilometern Fluide wie zum Beispiel Wasser frei. Wenn dieses frei werdende Wasser aus der abtauchenden Platte in den keilförmig darüber liegenden Erdmantel gelangt, setzt es dort den Schmelzpunkt des Mantelgesteins herab. Dies führt dazu, dass der Mantel leichter schmilzt. Die dabei entstehenden Magmen steigen auf, und es entstehen langgestreckte Vulkanketten auf der kontinentalen Platte, zum Beispiel entlang der Anden oder in Neuseeland.

Ozean – Ozean Konvergenz

Wenn sich zwei ozeanische Platten auf einander zu bewegen, sinkt die ältere, dichtere Platte unter die jüngere, weniger dichte Platte ab. Im Ozean formen sich vulkanische Inselbögen, beispielweise die Philippinen, die Aleuten oder der Izu-Bonin-Marianenbogen im Pazifischen Ozean.

Kontinent-Kontinent Konvergenz

Bei konvergenten Plattenrändern, an denen mindestens eine ozeanische Platte beteiligt ist, wird Ozeankruste ins Erdinnere konsumiert. Hingegen entstehen beim Aufeinandertreffen von zwei Platten mit kontinentaler Kruste hohe Gebirge. Die kontinentale Kruste ist zu leicht, als dass sie ins Erdinnere abtauchen könnte. Somit weicht sie dem enormen Druck nach oben aus. Auf diesem Wege haben sich die höchsten Gebirgszüge der Welt aufgefaltet, wie zum Beispiel die europäischen Alpen durch die Kollision von Afrika mit Europa oder der Himalaya durch die Kollision von Indien mit Eurasien. Allerdings laufen solche Kollision sehr komplex ab und so kommt es lokal zu kleineren Subduktionszonen, die Vulkane wie zum Beispiel den Vesuv in Italien entstehen lassen.

Text: Christina Bonanati, GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, aktualisiert durch ESKP-Redaktion im April 2020.

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