Grönlands Untergrund treibt thermale Aktivität in der Arktis an | Polarjournal
Der «Bärenberg» ist der nördlichste Vulkan an der Erdoberfläche. Aus rund 3’000 Meter Tiefe steigt er nochmals 2227 Meter über den Meeresspiegel. Genährt wird er aus einem Mantelplume, die in rund 450 Kilometer Tiefe im oberen Teil des Erdmantels sitzt. Dieser Plume wird auch aus Grönland genährt. Bild: Hagman – Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0

Die vulkanische Aktivität in Island ist berühmt und rührt von der Lage der Insel an den Rändern des mittelozeanischen Rückens hervor. Auch die Insel Jan Mayen ist bekannt für ihren aktiven Vulkan. An beiden sind sogenannte Hotspots am Werk, an denen tief aus dem Erdinnern flüssiges Gestein hochgedrückt wird. Nun haben japanische Forscher herausgefunden, dass tief unter dem Eisschild Grönlands auch eine solche Stelle liegen dürfte und Auswirkungen auf die Insel selbst und auf die anderen Teile der europäischen Arktis hat.

Das japanische Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Genti Toyokuni von der Tohoku Universität in Sendal, Japan fand in ihren Untersuchungen heraus, dass unter Grönland in der Übergangszone zwischen dem Erdkern und dem Erdmantel ein riesiger Mantelplume, ein Strom von heissem Gesteinsmaterial, liegt. Dieser Plume, auch Manteldiapir genannt, ist mit den bereits bekannten Plumes unter Island, Jan Mayen und neu Svalbard über Schläuche verbunden und nährt so einen grossen Teil der geothermalen Aktivitäten und Vulkane in der europäischen Arktis. «Die Kenntnis dieses Grönland-Mantelplume wird unser Verständnis über die vulkanische Aktivität in den Regionen und die problematischen Themen des globalen Meeresspiegelanstiegs durch das Abschmelzen des grönländischen Eisschildes vorantreiben», erklär Dr. Toyokuni. Die Forscher fanden heraus, dass der zentrale Teil Grönlands über diesem Plume liegt und sie vermuten, dass die Wärme des Plumes das Abschmelzen des Grönlandeisschildes beeinflusst. Ihre Resultate veröffentlichte das Team in der neuesten Ausgabe der Fachzeitschrift Journal of Geophysical Research: Solid Earth.

Die Grafik rechts aus der Arbeit von Dr. Toyokuni zeigt die Lage des Plumes vom Zentrum Grönlands her bis nach Island (14) und Jan-Mayen (15). Noch weiter nördlich dürfte ein direkter Abzweiger des Grönlandplumes auch für die geothermale Aktivität auf Svalbard verantwortlich sein. Bild: Toyokuni et al. 2020 / Tohoku Universität, Karte: Ingo Wöbner, Wikipedia

Die geothermalen Aktivitäten in der europäischen Arktis sind per se nichts neues. Auch die Lage des Jan-Mayen-Plume und des Island-Plumes waren schon hinreichend bekannt. Neu hingegen ist die Tatsache, dass diese beiden über Plumeschläuche, die ein Teil eines solchen Plumes sind, mit dem tiefer gelegenen Grönland-Plume verbunden sind. Auch das Resultat, dass unter Svalbard ein solcher Plume liegt, der direkt aus Grönland stammt, verblüffte die Forscher. Die Ergebnisse erhielt das Team durch dreidimensionale seismische Geschwindigkeitsstrukturen in der Kruste und des Mantels, auf denen Topographiestrukturen zum Vorschein kamen. Das Prinzip funktioniert so ähnlich wie ein CT-Körperscan, bei dem die kleinsten Strukturen zum Vorschein kommen. Die Studie liefert zum ersten Mal einen Ansatz, an dem die Forscher nun weiterarbeiten können, um mehr über die geothermalen Aktivitäten in der europäischen Arktis herauszufinden. Besonders der Beitrag der Plumes an den Abschmelzvorgängen der Gletscher in der Region dürfte von grossem Interesse sein.

Mantelplumes sind schon länger bekannt. Dabei handelt es sich um flüsssiges Gestein, welches in bestimmten Zonen zwischen Erdkern und Erdmantel nach oben gedrückt werden durch die Hitze. An anderen Stellen wird dieses flüssige Gestein durch Subduktion, also durch das Absinken und Abschmelzen des Materials, gebildet. In bestimmten Regionen sammelt sich dieses flüssige Gestein in Kammern in der Erdkruste und bei einer Schwächung der Kruste durch genügend hohen Druck, wird dieses Magma genannte Material in die Höhe geschleudert, ein Vulkan entsteht an einem Hotspot.

Das Video zeigt vereinfacht, wie die rote Tinte vom Rand her sammelt, wenn das Wasser erwärmt wird und dann in einem Schlauch nach oben steigt, um sich dort an der Oberfläche zu verteilen. Sammelt man zuerst das Material in einer abgeschlossenen Kammer, wird irgendwann der Druck in der Kammer zu hoch und das Material bahnt sich einen Weg nach oben. Video: mckenzu via Youtube

Dr. Michael Wenger, PolarJournal

Link zu den Studien:

Toyokuni et al (2020) J Geophys Res Solid Earth 125 (12) P Wave tomography beneath Greenland and surrounding regions: 1. Crust and upper mantle; https://doi.org/10.1029/2020JB019837

Toyokuni et al (2020) J Geophys Res Solid Earth 125 (12) P Wave tomography beneath Greenland and surrounding regions: 2. Lower mantle; https://doi.org/10.1029/2020JB019839

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