Über Millionen von Jahren im Erdmantel gespeichertes Wasser könnte mit kontinentalem Vulkanismus in Verbindung stehen

Die Mantelübergangszone (MTZ), die 410-670 Kilometer unter der Erdoberfläche liegt, kann Wasser speichern, das mehreren Ozeanen entspricht. Dieses Wasser, das durch die Subduktion tektonischer Platten in solche Tiefen transportiert wird, ist in Mineralien wie Ringwoodit und Wadsleyit gespeichert.

Die Verteilung des Wassers in der TMZ, sowohl heute als auch in der Vergangenheit, ist nicht vollständig geklärt oder kartiert. Da hydratisierte Platten jedoch an verschiedenen Stellen und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, Formen und Größen in den Mantel eindringen, gehen die Forscher davon aus, dass das Wasser nicht gleichmäßig in dem Gebiet verteilt ist.

Intraplattenvulkanismus oder Vulkanismus, der außerhalb der Plattengrenzen auftritt, könnte Hinweise darauf liefern, welche Bereiche der TMZ am stärksten hydratisiert sind.

Helene Wang und Kollegen verwendeten Plattenrekonstruktionen der letzten 400 Millionen Jahre, um abzuschätzen, wo subduzierende Platten zum Wassertransport in den ZMT beigetragen haben könnten. Die Forscher verglichen dann diese Karten des Mantelwassers mit den Orten, an denen in den letzten 250 Millionen Jahren Vulkanismus innerhalb der Platte auftrat. Die Studie wurde in der Zeitschrift Geochemistry, Geophysics, Geosystems veröffentlicht.

Feuchtgebiete im tiefen Erdmantel und kontinentaler Vulkanismus

Ihre Ergebnisse zeigten eine starke Korrelation zwischen feuchten Gebieten der TMZ und kontinentalem Intraplattenvulkanismus, wobei 42-68 % des Intraplattenvulkanismus in Gebieten der TMZ mit der weltweit höchsten Wassersättigung auftraten. Die Korrelation ist dort am stärksten, wo das Wasser 30 bis 100 Millionen Jahre lang in der TMZ verblieben ist. Die Forscher vermuten daher, dass eine lange Zeitskala mit mehreren Subduktionsereignissen erforderlich ist, um die TMZ zu hydratisieren und möglicherweise vulkanische Aktivität innerhalb der Platte auszulösen.

Die Verbindung zwischen der Wasserspeicherung in der TMZ und dem kontinentalen Intraplattenvulkanismus könnte die geringe vulkanische Aktivität in Ostasien, Westnordamerika und Ostaustralien sowie die globalen Muster des Intraplattenvulkanismus in den letzten 200 Millionen Jahren erklären. Im Gegensatz dazu liegen der Indische Ozean, Südostafrika und der südliche Atlantik auf Teilen der TMZ, die in den letzten 400 Millionen Jahren trocken waren, was den Forschern zufolge zu der geringen vulkanischen Aktivität in diesen Regionen beigetragen haben könnte.

Quellenhinweis:

Helene Wang et al, Hydrous Regions of the Mantle Transition Zone Lie Beneath Areas of Continental Intraplate Volcanism, Geochemistry, Geophysics, Geosystems (2025). DOI: 10.1029/2024GC011901

Esta historia se republica por cortesía de Eos, organizada por la American Geophysical Union. Lea la historia original aquí.