Untersuchungen zeigen, dass Hawaiis Unterwasservulkan Kama’ehu in den letzten 150 Jahren fünfmal ausgebrochen ist

Kamaʻehuakanaloa (ehemals Lōʻihi Seamount), ein hawaiianischer U-Boot-Vulkan, der sich etwa 20 Meilen vor der Südküste der Big Island von Hawaii befindet, ist in den letzten 150 Jahren mindestens fünf Mal ausgebrochen, wie aus einer neuen Studie von Erdwissenschaftlern hervorgeht Universität von Hawaii in Mānoa. Zum ersten Mal konnten Wissenschaftler das Alter der jüngsten Ausbrüche von Kamaʻehu sowie das Alter von acht weiteren älteren Ausbrüchen dieses Vulkans abschätzen, die etwa 2.000 Jahre zurückreichen. Ihre Ergebnisse wurden kürzlich in veröffentlicht Geologie.

Es wird angenommen, dass hawaiianische Vulkane eine Reihe von Wachstumsstadien durchlaufen. Kamaʻehu befindet sich derzeit im frühesten U-Boot-Wachstumsstadium „vor dem Schutzschild“, während sich der aktive Nachbarvulkan Kīlauea im Hauptstadium des Schildaufbaus befindet.

„Kamaʻehu ist das einzige aktive und exponierte Beispiel eines hawaiianischen Vulkans vor der Abschirmung“, sagte Aaron Pietruszka, Hauptautor der Studie und außerordentlicher Professor in der Abteilung für Geowissenschaften an der UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST). ). „Auf den anderen hawaiianischen Vulkanen ist dieser frühe Teil der Vulkangeschichte von den großen Lavaausbrüchen während der Schildphase bedeckt. Daher besteht großes Interesse daran, etwas über das Wachstum und die Entwicklung von Kama’ehu zu erfahren.“

Die Geschichte von Kama’ehu wird anhand von Chemie- und Unterwasservideos enthüllt

Bisher war der einzige bekannte und bestätigte Ausbruch von Kamaʻehu derjenige im Jahr 1996, ein Ereignis, das nur entdeckt wurde, weil es mit einem großen Erdbebenschwarm zusammenfiel, der von Seismometern auf Big Island aus der Ferne entdeckt wurde.

„Seismometer können nur zur Erkennung der laufenden aktiven Ausbrüche von Unterwasservulkanen eingesetzt werden, da Erdbeben vorübergehender Natur sind“, sagte Pietruszka. „Um das Alter älterer Eruptionen in Kamaʻehu zu bestimmen, haben wir einen anderen Ansatz gewählt. Wir verwendeten ein Massenspektrometer, um winzige Mengen des Isotops Radium-226 in Stücken erloschener glasiger Lava zu messen, die von den Meeresbodenaufschlüssen von Kamaʻehu entnommen wurden ein Tauchboot.

Magma enthält von Natur aus Radium-226, das mit vorhersehbarer Geschwindigkeit radioaktiv zerfällt. Daher nutzten Pietruzska und Co-Autoren die Menge an Radium-226 in jeder Probe, um auf die ungefähre Zeit zu schließen, die seit dem Ausbruch der Lava auf dem Meeresboden verstrichen ist, also auf das Eruptionsalter der Probe.

Pietruszka begann diese Untersuchung vor vielen Jahren als Postdoktorand an der Carnegie Institution for Science, kurz nachdem er seinen Doktortitel in Geowissenschaften an der SOEST abgeschlossen hatte. Als er 2019 an die UH Mānoa zurückkehrte, erhielt er Zugang zu Videos und Fotos von Tauchtauchgängen rund um Kama’ehu und verfügte über die Informationen, die er brauchte, um die Zusammenhänge zu klären.

„Die Bilder und Videos des Tauchgangs lieferten eine unabhängige Bestätigung unserer Schätzungen des Eruptionsalters“, sagte Pietruszka. „Die Laven mit dem frischesten Aussehen hatten auch den meisten Radium-226 und umgekehrt bei den Laven mit dem ‚älteren‘ Aussehen, das heißt gebrochen und gebrochen und/oder mit Meeressedimenten bedeckt. Ich war überrascht, dieses Kama zu entdecken ‚ehu ist in den letzten ca. 150 Jahren fünfmal ausgebrochen, was eine Häufigkeit von ca. 30 Jahren zwischen den Ausbrüchen dieses Vulkans bedeutet. Dies ist viel langsamer als am Kīlauea, wo es fast ununterbrochen ausbricht (mit seltenen Pausen von nur wenigen Jahren). “

Chemische Veränderungen in Lava im Laufe der Zeit

Die Chemie der Lava, die aus hawaiianischen Vulkanen ausbricht, verändert sich im Laufe der Zeit. Das neue Eruptionsalter für die Laven von Kama’ehu, gepaart mit Messungen der Lavachemie, zeigen, dass die Zeitskala der Variation in der Lavachemie an diesem Vorschildvulkan etwa 1200 Jahre beträgt. Im Gegensatz dazu verändert sich die Chemie der Kīlauea-Lava über einen Zeitraum von nur wenigen Jahren bis Jahrzehnten, wobei sich ein vollständiger Zyklus über etwa 200 Jahre erstreckt.

„Wir glauben, dass der Ursprung dieses Unterschieds mit der Position der beiden Vulkane über dem hawaiianischen Hotspot zusammenhängt“, sagte Pietruszka. „Dies ist ein Bereich des Erdmantels, der zur Oberfläche aufsteigt – ein „Mantle Plume“, der schließlich schmilzt und das Magma bildet, das hawaiianische Vulkane versorgt. Modelle und andere Isotopendaten von Thorium-230 legen nahe, dass das Zentrum eines Mantelplumes entstehen sollte steigt schneller als sein Rand. Unsere Ergebnisse – insbesondere die um den Faktor sechs längere Zeitskala der Variation in der Lavachemie in Kama’ehu – liefern eine unabhängige Bestätigung dieser Idee.“

Das Forschungsteam hofft, besser zu verstehen, wie hawaiianische Vulkane von ihren frühesten Wachstumsstadien bis zu ihrer vollen und oft aktiven Reife funktionieren, um ihnen dabei zu helfen, die tiefgreifenden Kontrollen von Vulkanausbrüchen zu verstehen, die innerhalb der mysteriösen, aufsteigenden Mantelwolke unter dem hawaiianischen Hotspot entstehen.