West Mata ist ein aktiver Unterwasservulkan im nordöstlichen Lau-Becken , etwa 200 km südwestlich der Samoa-Inseln . Er gehört zum Tonga - Kermadec -Vulkanbogen, der sich von der Nordinsel Neuseelands bis nach Samoa erstreckt. Der Vulkan wurde 2008 von Wissenschaftlern an Bord des Forschungsschiffs R/V Thompson entdeckt . Sie nutzten Sonarkartierung und ein ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug (ROV) zur Erkundung des Meeresbodens. Zeitgleich mit der Entdeckung von West Mata wurden auch mehrere benachbarte Vulkane entdeckt – die meisten davon hydrothermal aktiv –, darunter Volcano O , Tafu-Maka , Northern Matas und East Mata . [ 4 ]

Zum Zeitpunkt seiner Erforschung war der Ausbruch des West-Mata-Vulkans der tiefste jemals registrierte Unterwasservulkanausbruch, fast 1200 m unter der Meeresoberfläche. Im Anschluss an diesen Rekordausbruch wurden mehrere Forschungsexpeditionen durchgeführt, um den Vulkan und seine Geschichte zu untersuchen. Die Forschung lieferte wichtige Erkenntnisse über die Geologie, Chemie und Biologie hydrothermaler Quellen sowie über die Dynamik submariner Vulkansysteme. [ 5 ] Bis 2015 war der Ausbruch der tiefste jemals entdeckte Vulkanausbruch, bis ein Teil des Marianen-Backarc-Beckens ausbrach und Lavaströme und -säulen erzeugte. [ 6 ]

Geographie

Eine Karte von West Mata und seiner Lage

West Mata liegt im Nordosten Tongas , zwischen Fidschi und Samoa. Es befindet sich etwa 200 km südwestlich der Samoainseln und rund 600 km nordöstlich der Lau-Inseln von Fidschi. [ 1 ]

Struktur

Mithilfe bathymetrischer Vermessungen konnte die Struktur des Vulkans West Mata genauer aufgeklärt werden. Der Krater des West Mata weist eine ähnliche Struktur wie die meisten Vulkane der Region auf: Er wird maßgeblich von einer markanten Riftzone dominiert , die sich vom Gipfel aus erstreckt. Dieser bildet die Spitze einer kegelförmigen Struktur mit kreisförmiger Basis am Meeresboden. Während die nordöstlichen und südwestlichen Flanken zerklüftet sind, weisen die nordwestlichen und südöstlichen Flanken eher glatte Bereiche auf. Diese Struktur findet sich auch am Vulkan Ost Mata. Die Riftzonen an den Flanken bestehen aus treppenartig übereinanderliegenden Lavaplattformen . Die Ost-Nordosten-Riftzone krümmt sich mit zunehmender Tiefe nach Osten, während die West-Südwesten-Riftzone zu ihrem Ende hin nach Westen verläuft. Der Gipfelbereich des West Mata bildet einen schmalen, mit diesen beiden Riftzonen ausgerichteten Grat . Kraterartige Strukturen finden sich am Gipfel nicht, obwohl Überreste einer ehemaligen Caldera vorhanden zu sein scheinen. Andere kegelförmige vulkanische Strukturen sind selten und finden sich nur in den unteren Bereichen beider Riftzonen. [ 7 ]

Geologische Gegebenheiten

Eine Karte der Tektonik in der Region. Der ganz links markierte Backarc stellt in diesem Fall das Lau-Becken dar .

Der westliche Pazifik ist von zahlreichen Inselbogensystemen und den dazugehörigen Tiefseegräben durchzogen . Die Inselbögen in diesem Gebiet werden üblicherweise als Inselketten definiert, die von kontinentalen Massen abgetrennt sind . Zwischen den Inselbögen und den Kontinentalrändern liegen noch immer subduzierte Meeresbodenbereiche frei. Diese Bereiche werden als Backarc-Becken bezeichnet . Die meisten Backarc-Becken sind relativ flache Regionen ozeanischer Kruste , die jünger ist als die subduzierte Kruste im angrenzenden Tiefseegraben. Backarc-Becken befinden sich zwischen inaktiven und erloschenen vulkanischen Bögen und den aktuell aktiven vulkanischen Inselbögen, die durch Subduktion entstanden sind. Das Lau-Becken , in dem sich West Mata befindet, ist eines der besten Beispiele für Backarc-Becken. [ 8 ]

Das Lau-Becken besteht aus einem Gebiet ozeanischer Kruste, das den heute erloschenen Lau-Colville-Rücken -Vulkanbogen vom Tofua-Vulkanbogen mit seinem sehr aktiven Vulkanismus trennt. Die seewärts gerichtete Zurückrollung des Tonga-Grabens gilt als Hauptursache für die divergierende Bewegung in dieser Region. Das Becken liegt über der nach Westen einfallenden, seismisch aktiven Subduktionszone, in der die Pazifische Platte unter die Australische Platte gleitet . [ 9 ]

West Mata liegt im nördlichen Teil des Lau-Beckens, genauer gesagt im nordöstlichen (NO) Lau-Becken. Dieses Becken grenzt im Westen an mehrere Spreizungszonen, darunter von Norden nach Süden die Nordost-Lau-Spreizungszone , die Mangatolu-Tripelverbindung und die Fonualei-Rift-Spreizungszone. Am nördlichen Rand des Beckens befindet sich der Bereich, in dem die Kermadec-Tonga-Subduktionszone in eine konvergente Blattverschiebung übergeht . Gleichzeitig ändert sich die Richtung der Verwerfungen von Nord-Süd zu Nordwest-Südost. Die Zurückrollung des Tiefseegrabens, die auch das Backarc-Becken von Lau entstehen ließ, schuf ein Gebiet mit schräger Scherung , wodurch entlang des nördlichen Randes eine ganze Zone von Spreizungszonen und Gräben mit aktiven hydrothermalen Quellen entstand. West Mata kann als eine dieser Zonen betrachtet werden. [ 10 ]

Das nordöstliche Lau-Becken weist eine der höchsten Temperaturen im oberen Erdmantel weltweit auf, besitzt einen der niedrigsten thermischen Parameter der Subduktionsplatte (bedingt durch das Alter und die Geschwindigkeit der Plattenkonvergenz) und zählt zu den Gebieten mit dem höchsten Wasserfluss in der Subduktionsplatte aller ozeanischen Subduktionszonen. Diese Faktoren führen zu einer im Vergleich zu anderen Regionen komplexen Tektonik und einem komplexen Vulkanismus und erklären die Vielzahl an Vulkansystemen im nordöstlichen Lau-Becken. [ 11 ]

Zusammensetzung

Boninit-Kissenlaven bei West Mata

Die meisten vulkanischen Extrusionen in der nordöstlichen Lau-Beckenregion fördern üblicherweise Dazit- Laven, teilweise mit ungewöhnlichen Morphologien, die bei submarinen Vulkanen recht selten sind. Neben Dazit-Laven wurden in den Riftzonen der Region auch Eruptionen von basaltischen Andesit- Gesteinen beobachtet. [ 11 ]

Bei der Mata-Vulkangruppe besteht die Hauptzusammensetzung der Eruptionen jedoch überwiegend aus Boninit , einem extrusiven Gestein, das typischerweise im Izu-Bonin-Inselbogen vorkommt . [ 11 ]

Fauna

Opaepele-Garnelen auf West Mata im Jahr 2009

West Mata und das umliegende nordöstliche Lau-Becken beherbergen zahlreiche hydrothermale Quellen. Das bedeutet, dass das Gebiet ein hydrothermales Milieu aufweist, in dem Organismen leben, die hydrothermale Quellen zur Deckung ihres Lebensbedarfs nutzen. Solche Lebensräume finden sich an vielen Kontinentalrändern weltweit. [ 12 ]

Hydrothermale Ökologie

Die hydrothermale Ökologie des Lau-Beckens beherbergt zahlreiche endemische Organismen, darunter Lamellibrachia columna , die Ähnlichkeit mit der in Japan vorkommenden Lamellibrachia satsuma aufweist [ 13 ] , Neobrachylepas relica , ein naher Verwandter der seit dem Miozän ausgestorbenen Brachylepadomorpha [ 14 ] , und weitere. In West Mata wurden diese Organismen nicht beobachtet, was auf die Diversität der Ökologie des Lau-Beckens hinweist. Stattdessen wurde ein hydrothermales Milieu mit drei Polychaetenarten , zwei Garnelenarten , drei Krabbenarten und Aalmuttern festgestellt . Während des Ausbruchs von 2008–2010 wurden auf dem Seeberg ausschließlich große Gruppen von Opaepele-Garnelen beobachtet ; die übliche hydrothermale Lebensgemeinschaft fehlte [ 15 ] .

Aktivität

Eine Explosion (oben) und geschmolzene Lava (unten), die aus Gipfelspalten austritt.

Der Vulkan ist in jüngerer Vergangenheit sowohl hydrothermal als auch eruptiv aktiv gewesen und war der aktivste seiner Nachbarvulkane. [ 15 ] Anhand von Tiefenunterschieden an den Flanken des West Mata wurde festgestellt, dass es von 1996 bis 2008 einen Ausbruch in einer Tiefe von 2.750 m (9.022 ft) gab. [ 16 ]

Im November 2008 wurde während einer hydrographischen Vermessung in der Region eine intensive hydrothermale Wolke über dem Gipfel des West Mata entdeckt . Diese bestand aus hohen Wasserstoffkonzentrationen und Bruchstücken vulkanischen Glases , was auf einen wahrscheinlichen Ausbruch hindeutete. [ 17 ] Sechs Monate später, im Anschluss an dieses Ereignis, führte die NOAA an Bord des Forschungsschiffs „Thomas G. Thompson“ die „Northeast Lau Response Cruise 2009“ durch. An Bord befand sich der ferngesteuerte Unterwasserroboter „Jason“, der in dem Gebiet eingesetzt wurde. Während der Fahrt wurden fünf Tauchgänge zum West Mata durchgeführt. Beim ersten Tauchgang wurde in einer Tiefe von etwa 1.205 m (3.953 ft) nahe dem Gipfel des Vulkans ein aktiver Ausbruch glühender, geschmolzener Lava mit Explosionen beobachtet; dieser Ausbruchsort erhielt den Namen Hades. Bei den weiteren Tauchgängen wurden weitere Teile des West Mata freigelegt, darunter das Ausbruchsgebiet am Gipfel, das sich über 1.000 m (3.281 ft) entlang des Gipfels erstreckte. Der zweite Hauptkrater auf dem Gipfel wurde später Prometheus genannt. [ 15 ] [ 18 ]

Die beiden Vulkanschloten Hades und Prometheus wiesen unterschiedliche Eruptionsmuster auf. Hades zeigte häufige Magmaausbrüche, während Prometheus durch eine rasche Entgasung gekennzeichnet war. Beide Eruptionen erzeugten Breitbandsignale, die 2009 von in der Region installierten Hydrophonen aufgezeichnet wurden. [ 19 ] Mithilfe von Hydrophonen und bathymetrischen Vermessungen wurden über die Jahre Höhenveränderungen an den Flanken des Vulkans beobachtet, die darauf hindeuten, dass es in West Mata während der Eruptionsjahre zu zahlreichen Erdrutschen kam. [ 20 ]

Nach dem Hauptausbruch deuten mehrere Studien darauf hin, dass 2010/11 Lavaströme registriert wurden, die eine Fläche von 1300 m × 700 m in 2950 m Tiefe unter dem Meeresspiegel bedeckten (basierend auf bathymetrischen Tiefenunterschieden). [ 3 ] Dieselben Studien weisen auch darauf hin, dass es ein Jahr später, zwischen 2012 und 2016, zu einem Ausbruch des West-Mata in einer Tiefe von 2650 m kam. Dieser wurde auf dieselbe Weise wie der Ausbruch von 2010/11 entdeckt, nämlich durch bathymetrische Tiefenunterschiede und bathymetrische Vermessungen. [ 3 ]

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ a b c d "West Mata" . Global Volcanism Program . Smithsonian Institution . Abgerufen am 25. Januar 2023 .
  2. ^ Murch et al. 2022 , S. 3.
  3. ^ a b c Chadwick Jr. et al. 2019 , S. 14.
  4. ^ Merle, SG; Embley, B.; Lupton, J.; Baker, E.; Resing, J.; Lilley, M. (2008). Nordöstliches Lau-Becken, R/V Thompson Expedition TN227, 13.–28. November 2008, Apia nach Apia, Westsamoa (PDF) (Bericht). NOAA . S. 34. Abgerufen am 26. März 2023 .
  5. ^ „Tiefseevulkane“ . Ocean Today NOAA. Archiviert vom Original am 17. Februar 2023. Abgerufen am 26. März 2023 .
  6. ^ „Ausbruch des tiefsten Unterseevulkans der Welt“ . EarthSky. 25. Oktober 2018. Archiviert vom Original am 18. August 2022. Abgerufen am 26. März 2023 .
  7. ^ Clague et al. 2011 , S. 5.
  8. ^ Hawkins 1995 , S. 64.
  9. ^ Hawkins 1995 , S. 63.
  10. ^ Embley & Rubin 2018 , S. 2.
  11. ^ a b c Embley & Rubin 2018 , S. 3.
  12. ^ Southward 1991 , S. 859.
  13. ^ Southward 1991 , S. 866.
  14. ^ Newman & Yamaguchi 1995 , S. 222.
  15. ^ a b c „Seamount-Eruptionen: Einblicke in die Entwicklung hydrothermaler Quellbiologischer Gemeinschaften“ . NOAA . Archiviert vom Original am 26. Januar 2023. Abgerufen am 26. Januar 2023 .
  16. ^ Chadwick Jr. et al. 2019 , S. 16.
  17. ^ Chadwick Jr. et al. 2019 , S. 2.
  18. ^ „Northeast Lau Response Cruise (NELRC)“ . NOAA . Archiviert vom Original am 28. Februar 2023. Abgerufen am 26. Januar 2023 .
  19. ^ Dziak et al. 2015 , S. 1482.
  20. ^ Caplan-Auerbach et al. 2014 , S. 5930.

Quellen