Investigation of Island uplift of the Azores Island region
Final Report Abstract
Das Wachsen und Vergehen ozeanischer Vulkane ist untrennbar mit vertikalen Bewegungen verknüpft. Während Mechanismen zur Bodensenkung gut verstanden sind, sind die Mechanismen zur Anhebung ozeanischer Vulkaninseln noch nicht zufriedenstellend erklärt. Die meisten Vulkaninseln der Welt sinken als Reaktion auf das aufgeladene Gewicht auf den Meeresboden, das durch ausfließendes Material des Vulkans verursacht wird. Ein weiterer Grund für das Absinken der Vulkaninsel ist die Abkühlung und damit Verdichtung des Meeresbodens über geologische Zeitskalen. Nur einige wenige Vulkane verhalten sich anders und durch noch nicht geklärte Umstände werden sie angehoben, teilweise über Meeresspiegel hinaus, teilweise als episodische Anhebung in einem Zeitpunkt ihrer Geschichte. In diesem Projekt sollten Gründe für das Anheben Vulkaninseln untersucht werden. Wir fokussierten unser Projekt auf zwei Inseln in der Azorengruppe. Das Azorenarchipel besteht aus neun Inseln, die sich im mittleren Atlantik befinden und über die afrikanische (nubische), amerikanische und eurasische Platte verteilt sind. Da die Inseln auf geologisch sehr junger Lithosphäre liegen, sollten sie relative schnell sinken (auf geologischen Zeitskalen) da der Ozeanboden unter ihnen abkühlt, sich verdichtet und damit absinkt und der Ozean tiefer wird, je weiter sich die Platte bzw Insel vom mittelozeanischen Rücken entfernt. Dieses ist tatsächlich auch der Fall für die meisten der Inseln, jedoch fallen zwei der Inseln hier aus dem Rahmen: die westlichste und die östlichste Insel, Flores und Santa Maria, zeigen Anzeichen für starke Inselhebung. In unserem Projekt haben wir die geologischen Anzeichen für die Inselhebung analysiert, ihre vertikale Bewegungsgeschichte rekonstruiert und ein passives seismisches Experiment durchgeführt, um die Kruste und unteren Mantel unter den beiden Inseln zu untersuchen. Durch das Experiment sollten die möglichen Gründe für die Anhebung der beiden Inseln untersucht werden. Durch sehr detaillierte Feldarbeit identifizierten wir mehrere Marker des früheren relativen Meeresspiegels, von denen wir Proben nahmen und mit isotoper Geochronologie datierten. Durch den anschließenden Vergleich der gegenwärtigen Höhe des Meeresspiegels mit der Position des Meeresspiegels zum Zeitpunkt der Entstehung der Inseln, konnten wir die vertikale Bewegung der Inseln bestimmen. Zur gleichen Zeit installierten wir drei seismische Stationen, mit deren Hilfe wir versuchen wollten, die seismischen Strukturen unter den Inseln zu bestimmen und damit Anzeichen für die Gründe der Anhebung zu finden. Unsere Untersuchungen zeigen, dass St Maria nach der Entstehung, als die Insel vor 6 Millionen Jahren auftauchte, erst absank aber später diese Bewegung umgekehrt wurde und die Insel anfing, sich vor 3.5 Millionen Jahren anzuheben, ein Prozess der im Moment immer noch anhält. Diese Anhebung ging über ca. 200 m und passierte zum größten Teil erst als der Vulkanismus der Insel abgeklungen war. Flores dagegen, entstand vor ca. 2.5 Millionen Jahren, sank ab bis vor 2 Millionen Jahren, woraufhin es in einem kurzen Zeitraum bis zu über 150 m angehoben wurde, daraufhin aber wieder absank (vor 0.8 Millionen Jahre, bis heute andauernd). Der Mechanismus, der für die Anhebung zuständig ist, muss lokaler Natur sein, da die umliegenden Inseln dem Trend nicht folgen, sondern sie, wie normalerweise erwartet, mit der Entfernung vom Rücken absinken. Ein möglicher Mechanismus für die Anhebung ist vulkanische Aktivität, die mit intrusiver Aktivität abwechselt, welches Anhebung der Inseln durch das Injizieren von Magma verursachen könnte. Damit schließen wir, dass das Wachsen vulkanischer Inseln nicht nur durch vulkanische Aktivität sondern auch durch Magmainjektion hervorgerufen werden kann. Weitere Analysen der seismischen Daten werden zeigen, ob tatsächlich Material der Kruste durch Injektion zugeführt wurde.
Publications
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