Die Inselgruppe von Hawaii zieht nicht nur Touristen, sondern auch Geowissenschaftler magisch an. Denn der Mauna Kea ist mit etwa 4205 Metern der höchste Vulkan der Welt. Zudem ist Hawaii das Paradebeispiel für sogenannten Hot-Spot-Vulkanismus. Um diese exzentrische Form des Vulkanismus zu erforschen, bei der die Erde mitten in einer tektonischen Platte Magma speit, hat ein internationales Forscherteam in einem alten Steinbruch in Hilo die Flanke des Mauna Kea angebohrt. In 3109 Metern Tiefe stoppten sie am 17. September vorläufig das “Hawaii Scientific Drilling Program”, damit die gewonnenen Bohrkerne erst einmal analysiert werden können. In zwei Jahren geht es weiter. Die Wissenschaftler hoffen, dann 4500 Meter tief zu kommen. Bereits jetzt haben die Forscher viele neue Erkenntnisse über die Entstehungsgeschichte des Vulkans gewonnen. “Man kann sich den Mauna Kea wie einen Stapel von Pfannkuchen vorstellen”, erklärt Dr. Ulrich Harms vom Geoforschungszentrum Potsdam, das einen Teil des zwölf Millionen Dollar-Projektes finanziert und sich an den wissenschaftlichen Messungen beteiligt. “Im Schnitt kommt alle zehn Jahre eine Lage dazu.”
Bis in 1070 Meter Tiefe stießen die Forscher auf Lava, die an der Luft abgekühlt sein muß – erkennbar an Resten von Boden und Pflanzen zwischen den Lavaschichten. Darunter fanden sie zunächst sogenannte Hyaloklastite: Bruchstücke von Lava, die im Wasser abgeschreckt und von der Brandung zertrümmert wurden. Radiometrische Datierungen deuten darauf hin, daß sie etwa 400000 Jahre alt sind. Das bedeutet: Der Wasser-Land-Übergang ist seit dieser Zeit unter dem Gewicht des Vulkans um mehr als einen Kilometer abgesunken. Weiter unten trafen die Forscher auf “Pillowlaven”. Diese schlauchförmigen Gebilde entstehen, wenn Lavaflüsse unter dem Meer ausströmen. Mit zunehmender Tiefe ist das Gestein immer mehr von Spalten durchdrungen, in die neue Lava hineingeströmt ist. “Man sieht, daß die frühere Quelle der Glut – die Magmakammer – immer näher kommt”, sagt Harms. Überrascht waren die Forscher von den niedrigen Temperaturen im Innern des Vulkans: In 3000 Metern Tiefe liegt sie unter 40 Grad Celsius. Deshalb ist das Gestein in den Bohrkernen kaum zersetzt oder chemisch verändert – sehr zur Freude der Geochemiker. Denn die geochemischen Untersuchungen sind das Wichtigste an dem Bohrprojekt: Sie sollen klären, woher das Magma kommt, das in Hawaii aus der Erde tritt. Die Geowissenschaftler vermuten, daß es aus dem tiefen Erdmantel stammt und in einem pilzförmigen “Plume” nach oben quillt, wobei Bestandteile eines früheren Ozeanbodens wieder an die Oberfläche kommen.
Nach dieser Theorie ist der Mauna Kea aus verschiedenen Stellen des Plumes gespeist worden: Während die heiße Stelle im Erdmantel ortsfest blieb, driftete die Pazifische Platte über sie hinweg. Wie ein Schneidbrenner bohrte der Plume immer neue Löcher durch die Kruste und ließ eine Kette unterschiedlich alter Vulkane entstehen. Stimmt diese Vorstellung der Wissenschaftler, dann müßte sich die chemische Zusammensetzung der Mauna Kea-Lava im Verlauf der Bohrung ändern. Die ersten Analyseergebnisse sind in einigen Monaten zu erwarten. Erstmals konnten die Wissenschaftler das Grundwasser im Innern eines Vulkans beobachten. Bei der Bohrung stießen sie auf unterschiedliche Wasserschichten. So entdeckten sie ober- und unterhalb einer Salzwasserschicht zwei Süßwasserlagen. Offensichtlich ist der Sokkel des Vulkans nicht komplett von Meerwasser durchdrungen, sondern es gibt isolierte Süßwasserreservoire, die wahrscheinlich vom reichlichen Regen auf Hawaii gespeist werden.
Ute Kehse
