Hawaii: Vulkane am laufenden Band

Unterrichtseinheit «Vulkanismus» – Thema «Hawaii: Vulkane am laufenden Band»
Hawaii: Vulkane am laufenden Band
Ein Pahoehoe-Lavastrom wird in den nächsten Sekunden
eine junge Farnpflanze zerstören. Kilauea-Vulkan Hawaii, 1991
Lernziele
1.)
Sie erkennen einen Schildvulkan an seiner Form und können die Merkmale der typischen
Aktivität eines Schildvulkans beschreiben.
2.)
Sie können den Begriff «Hot Spot» erklären.
3.)
Sie sind in der Lage zu beschreiben, wie man Hot Spots als «Geschwindigkeitsmesser» für
die Bewegung tektonischer Platten verwenden kann.
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Virtuelle Exkursion als Einführung / Aufgaben (Teil 1)
Machen Sie sich mit dem Phänomen «Schildvulkan» vertraut und unternehmen Sie eine kurze
virtuelle Exkursion auf der Insel Hawaii:
a.)
Was ist ein Schildvulkan; wie unterscheidet er sich von einem Schicht- oder Stratovulkan?
Wie kommt dieser Unterschied zustand? Material: Stromboli online => Fotoglossar (Link
auf jeder Seite rechts oben)
b.)
Verfolgen Sie einen typischen Lavastrom auf Hawaii von seinem Ursprung (einem Lavasee)
bis zum Eintritt in den Pazifischen Ozean: Stromboli online => Expeditionen => Hawaii
=> Virtuelle Exkursion => …
Denksportaufgabe
Die Hawaii-Inseln bestehen aus zum Teil aktiven, zum Teil erloschenen Vulkanen. Das Alter der
Laven ist in der folgenden Graphik angegeben:
Weiter im Nordwesten gibt es noch kleinere Inseln (z.B. Midway-Insel), ebenfalls vulkanischen
Ursprungs, sowie untermeerische Gebirge (so genannte "Seamounts"), die die Meeresoberfläche
nicht ganz erreichen. Auch dort finden Sie Altersangaben zur Lava.
Welche geologischen Vorgänge könnten sich in den letzten 100 Millionen Jahren abgespielt haben,
damit es zu dieser Anordnung gekommen ist? (Lösung auf der nächsten Seite...)
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Zwar könnte man sich vorstellen, dass die Magmaquelle im Lauf der Zeit immer weiter nach
Südosten wandert, doch scheint sich etwas anderes abgespielt zu haben:
So sehen es die Geologen heute
Ein grosser Teil der Erdkruste unter dem pazifischen Ozean gehört zur Pazifischen Platte. Diese
bewegt sich langsam in Richtung Nordwesten. Unter der Pazifischen Platte, im Erdmantel, gibt es
mehrere Stellen, an denen aus grosser Tiefe besonders heisses Magma aufsteigt, so genannte «Hot
Spots». Das Magma aus den Hot Spots kann auch die Pazifische Platte durchdringen, und es kommt
zu Vulkanausbrüchen (Hot Spots gibt es übrigens auch unter anderen Platten).
Die Hot Spots bleiben nach heutiger Vorstellung der Erdwissenschaftler im Gegensatz zu den
Erdkrustenplatten immer am gleichen Ort. Dafür bewegte sich die pazifische Platte langsam
nordwestwärts. So werden die Vulkaninseln Hawaiis wie auf einem Förderband laufend von der
Magmaquelle weggetragen:
Bild aus «Die Vulkane der Welt» Katia und Maurice Krafft
Mondo-Verlag, Vevey 1986 (vergriffen)
Nur solange sie noch nahe genug beim Hot Spot waren, blieben die Vulkane aktiv (im Wesentlichen
heute nur auf Hawaii Hauptinsel). Die älteren Vulkane werden immer mehr erodiert, bis sie gar
nicht mehr über den Meeresspiegel aufragen. Sie bilden dann nur noch untermeerische Erhebungen,
so genannte Seamounts. Ein tragisches Schicksal ereilt die Seamounts, wenn sie bei der Subduktionszone (Kurilengraben und Aleutengraben vor das Ostküste Asiens) ankommen: Sie werden dort
regelrecht verschluckt, weil die Pazifische Platte unter die Eurasische taucht (vergleiche Karte auf
vorheriger Seite)!
Da man heute mit Messungen der natürlichen Radioaktivität das Alter von Gesteinen bestimmen
kann, ist es möglich die Geschwindigkeit der Bewegung der Pazifischen Platte zu bestimmen –
immer unter der Annahme, dass sich der Hot Spot selber nicht verschiebt.
Darum geht es im folgenden Abschnitt:
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Aufgaben (Teil 2)
c.)
Bestimmen Sie die Geschwindigkeit der Bewegung der pazifischen Platte unter der
Annahme, dass der Hot Spot stationär ist. Die Zahlen bei den Inseln geben das Alter von
Lavaproben an (bestimmt mit der Methode der radiometrischen Altersbestimmung).
Gestalten Sie dazu ein Diagramm: X-Achse – Distanz vom Hot Spot (heute unter Hawaii
Hauptinsel); Y-Achse – Alter der Lavaproben. Eine ungefähr durch die Punkte gelegte,
"ausgeglichene" Gerade veranschaulicht dann die mittlere Geschwindigkeit (z.B. pro 10
Millionen Jahre so viele km => pro Jahr so viele cm).
d.)
Versuchen Sie zu beurteilen, ob die Driftgeschwindigkeit in etwa konstant blieb, oder ob es
klar erkennbare Beschleunigungen oder Verzögerungen gab! Woher kommen wohl die
kleinen Abweichungen der Punkte von der Linie?
e.)
Zum Schluss geht es um einen Vergleich: Auch die Yellowstone-Caldera mit ihren berühmten Geysiren befindet sich auf einem Hot Spot, wobei dieser nicht unter ozeanischer sondern
unter kontinentaler Kruste liegt:
Stromboli online => Expeditionen => Yellowstone Caldera
(Sie können hier auch herausfinden, wie Geysire funktionieren und ihre Ausbrüche auf
Videoclips sehen). Aber nun zur Frage: Wie schnell bewegt sich die nordamerikanische
Platte über den Hot Spot? Vergleichen Sie mit der Platte bei Hawaii!
Stromboli online => Expeditionen => Yellowstone Caldera => Der Hotspot
Hinweise: Die kleine Karte ist etwa 1000 Kilometer breit; bei der grossen ist der Massstab
links unten angegeben).
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Die Lösungen...
Befinden sich auf der nächsten Seite...
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Lösungen
Aufgabe a)
Schildvulkane bilden viel weniger steile Kegel als Stratovulkane, weil dünnflüssige Laven aus
Basalt sehr weit fliessen. Demgegenüber sind die Lavaströme von Schichtvulkanen zähflüssiger; oft
wird auch Tephra anstelle von Lavaströmen ausgestossen. So bilden sich steilere Vulkankegel.
Aufgabe c)
In 10 Millionen Jahren wird eine Entfernung von 800 Kilometern vom Hot Spot erreicht; das ergibt
eine jährliche Verschiebung von 8 cm.
Aufgabe d)
Die Bewegung verlief wahrscheinlich etwa gleichförmig (kein klarer Trend zu schnellerer oder
langsamerer Bewegung). Die Abweichungen der Punkte von einer Geraden kommen daher, dass ein
Vulkan auf einer Insel während längerer Zeit aktiv bleibt, so dass dort also Laven verschiedenen
Alters vorkommen. Zudem haben die Altersbestimmungen auch eine gewisse Ungenauigkeit.
Aufgabe e)
Die Bewegung über den Hot Spot ist mit rund 4 cm rund halb so schnell wie bei Hawaii.
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