Hotspots und Hawaii

Die Hawaii-Inseln liegen mehr als 3200 km von der nächsten Plattengrenze entfernt. Trotzdem gehört Kilauea zu den aktivsten Vulkanen der Erde.

Vulkane mitten auf einer Platte

Die meisten Vulkane liegen an Plattengrenzen, manche jedoch nicht. Die Hawaii-Inseln sind vollständig vulkanischen Ursprungs und liegen mitten auf der Pazifischen Platte. 1963 schlug der kanadische Geophysiker J. Tuzo Wilson, der auch die Transformstörungen erklärte, eine Erklärung vor. Er hatte bemerkt, dass der Vulkanismus an Orten wie Hawaii sehr lange anhielt. Daraus folgerte er, dass kleine, langlebige und ungewöhnlich heiße Bereiche unter der Platte liegen und Wärme liefern mussten: Hotspots. Deren Hitze schmilzt Gestein teilweise auf. Das Magma steigt durch die Platte, tritt am Meeresboden aus, und nach zahllosen Ausbrüchen wächst der unterseeische Berg über die Wasseroberfläche hinaus zu einem Inselvulkan.

Doch die Platte bewegt sich weiter, während der Hotspot an Ort und Stelle bleibt. Die Plattenbewegung trägt die Insel von ihrer Magmazufuhr weg, ihre Vulkane erlöschen, und über dem Hotspot wächst ein neuer Vulkan. Dieser Kreislauf wiederholt sich und hinterlässt eine lange Spur. Das HVO beschreibt das Ergebnis so: Die acht Hauptinseln Hawaiis bestehen aus 15 Vulkanen. Sie bilden den jüngsten Teil einer Kette aus mehr als 129 Vulkanen, die sich etwa 6100 km durch den Nordpazifik erstreckt. Der größte Teil liegt unter Wasser, als Tiefseeberge und abgeflachte Guyots.

Eine Uhr am Meeresboden

Falls Wilson recht hatte, müssten die Inseln mit zunehmender Entfernung vom Hotspot älter und stärker abgetragen sein. Genau das sind sie. Laut USGS sind die ältesten Gesteine auf Kauai am nordwestlichen Ende der bewohnten Inseln etwa 5.5 Millionen Jahre alt und stark erodiert. Auf der Insel Hawaii am südöstlichen Ende sind die ältesten freiliegenden Gesteine weniger als 0.7 Millionen Jahre alt, und neues Gestein entsteht noch heute. Der älteste datierte Vulkan nahe dem fernen Ende der Emperor-Tiefseeberge ist 81 Millionen Jahre alt. Ein deutlicher Knick in der Kette, vom HVO auf 43 Millionen Jahre datiert (neuere Studien nennen eher 47 Millionen), dokumentiert eine Richtungsänderung der Pazifischen Platte.

Aus diesen Zahlen kannst du eine Geschwindigkeit berechnen. Kauai und Kilauea liegen etwa 528 km auseinander; Kauais älteste Gesteine sind etwa 5.5 Millionen Jahre alt. Die Division ergibt ungefähr 9.6 cm pro Jahr, eine grobe Schätzung der Geschwindigkeit, mit der sich die Pazifische Platte über den Hotspot bewegt hat. Der jüngste Vulkan der Kette liegt noch unter Wasser: Kamaʻehuakanaloa, bis 2021 Lōʻihi genannt, liegt vor der Südostküste der Insel Hawaii. Sein jüngster Ausbruch wird für 1996 angenommen, als das HVO in etwa einem Monat 4377 Erdbeben registrierte.

Andere Hotspots

In den vergangenen 10 Millionen Jahren waren mehr als hundert Hotspots aktiv. Die meisten liegen im Inneren von Platten, einige aber nahe mittelozeanischen Rücken, etwa Island, die Azoren und die Galapagosinseln. Unter der Nordamerikanischen Platte ist Yellowstone der bekannteste. Dort bildeten drei gewaltige Ausbrüche in den vergangenen zwei Millionen Jahren große Calderen. Die Hitze speist noch heute mehr als 10 000 heiße Quellen, Geysire und Schlammtöpfe; Teile des Gebiets heben und senken sich um bis zu 1 cm pro Jahr. Die USGS fügt einen offenen Hinweis hinzu: Seit der Veröffentlichung ihrer Broschüre diskutieren Forschende, ob Hotspots tatsächlich von tiefen, ortsfesten Mantelplumes stammen. Das einfache Bild wird also weiterhin überprüft.