Trennung von Fidschi und Vanuatu, verbunden mit samoanischen Seamounts

Die Inseln Fidschi und Vanuatu erheben sich aus den tropischen Gewässern des Südpazifiks in einer der tektonisch aktivsten und geologisch komplexesten Regionen der Welt. Eine neue Studie über den Vulkanismus in diesem Gebiet wirft Licht auf den alten Bruch eines langen Inselbogens, der wie „doppelte Salontüren“ auseinander schwankte. Fidschi und Vanuatu begannen als enge Nachbarn und endeten 800 Meilen voneinander entfernt auf getrennten Abschnitten eines einst durchgehenden Bogens.

Inselbögen bilden sich dort, wo eine Platte der ozeanischen Kruste in einem als Subduktion bekannten Prozess unter eine benachbarte Platte sinkt, wodurch ein Gürtel von Vulkanen entsteht, der parallel zum Graben verläuft, wo sich die absteigende Platte nach unten biegt. Die Inseln sind die höchsten Gipfel riesiger Unterwasserbergketten, die durch vulkanische Aktivität in der Subduktionszone entstanden sind. Ein solches Gebirge erstreckt sich jetzt von Neuseeland bis nach Tonga und biegt dann nach Westen bis nach Fidschi ab. Ein anderer erstreckt sich von Neuguinea bis hinunter nach Vanuatu.

„Früher waren sie alle miteinander verbunden, und dann wurden sie in der geologischen Vergangenheit auseinandergerissen“, erklärte James Gill, emeritierter Professor für Erd- und Planetenwissenschaften an der UC Santa Cruz und Erstautor des neuen Artikels. „Dieses Papier schreibt die Auflösung der Subduktion der Samoan Seamount Chain zu.“

Samoa ist wie Hawaii Teil einer linearen Kette vulkanischer Seeberge, die entstehen, wenn sich die ozeanische Kruste über einen „Hotspot“ im Erdmantel bewegt und eine Reihe von Vulkanen über dieser Stelle wachsen lässt. Westlich der samoanischen Inseln erstreckt sich eine lange Kette von Seamounts.

„Als diese Kette von Seebergen unter dem Inselbogen in die Erde gedrückt wurde, verursachte dies Verdauungsstörungen in der Subduktionszone, die sie schließlich auseinanderbrach“, sagte Gill.

Zusätzlich dazu, dass die Seeberge in der Subduktionszone hängen blieben, waren andere komplexe Prozesse über den Inselbogen hinweg am Werk, einschließlich einer Umkehrung der Subduktionsrichtung entlang eines Teils des Bogens, der Rotation verschiedener Segmente und der Öffnung von Rissen, wo Durch die Ausbreitung des Meeresbodens entsteht neue ozeanische Kruste. Der Vanuatu-Bogen drehte sich im Uhrzeigersinn, während sich das Fragment der Kruste mit Fidschi gegen den Uhrzeigersinn drehte.

Diese Ereignisse (vom Geologen Keith Martin im Jahr 2013 als „Tektonik mit zwei Türen“ bezeichnet) begannen vor etwa 10 Millionen Jahren und verliefen langsam über Millionen von Jahren bis zur heutigen Konfiguration der Inseln.

Gill und seine Koautoren untersuchten diese Geschichte, indem sie Proben von Vulkangestein analysierten, die in den 1980er Jahren von Gill und Peter Whelan, die damals UCSC-Studenten waren, an Orten in der gesamten Region gesammelt wurden und erste Analysen der Proben durchführten. Für die neue Studie wurde Gill durch einen Humboldt-Forschungspreis gefördert, um mit Forschern des GEOMAR Helmholz-Zentrums für Ozeanforschung in Deutschland zusammenzuarbeiten, die moderne geochemische Analysen zur Bestimmung der Isotopen- und Elementzusammensetzung der Proben durchführten.

„Diese Analysen ermöglichen es uns, Isotope als langlebige Tracer zu verwenden, um herauszufinden, was geschmolzen ist, um das Magma zu produzieren, das aus einem bestimmten Vulkan ausgebrochen ist“, erklärte Gill. „In diesem Fall können wir sehen, dass die samoanischen Seeberge am besten zu den Felsen passen, die in Fidschi ausbrachen, als dieser Inselbogen auseinanderbrach.“

Gill studiert seit mehr als 50 Jahren die Geologie der südpazifischen Inseln und sammelt Hunderte von vulkanischen Gesteinsproben von abgelegenen Inseln in Fidschi, Ostindonesien und den Marianen sowie anderen Orten rund um den pazifischen „Feuerrand“. Die meisten dieser Proben befinden sich heute in kuratierten Sammlungen der Smithsonian Institution und des American Museum of Natural History.

„Als ich vor 50 Jahren eingestellt wurde, gründete die UCSC gerade ein Zentrum für Südpazifik-Studien, was einer der Gründe ist, warum das Arboretum so viele Pflanzen aus Neuseeland und Australien hat“, sagte Gill. „Dieses Papier ist Teil meiner karrierelangen Bemühungen, die geologische Entwicklung von Fidschi zu verstehen, und es verbindet die Geschichten von Fidschi, Vanuatu und Samoa.“

Die Abhandlung „Breaking Up Is Hard to Do: Magmatism While Oceanic Arc Breakup, Subduction Reversal, and Cessation“ ist veröffentlicht in die Dezemberausgabe der Geochemie, Geophysik, Geosysteme.