Untersuchung der Krustenstruktur des Manihiki Plateaus im Rahmen der Expedition SO-224


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Gabriele.Uenzelmann-Neben [ at ] awi.de

Abstract

Das Manihiki Plateau ist ein untermeerisches Lavaplateau, eine sogenannte „Large Igneous Province“ (LIP), im zentralen Westpazifik (Abb. 1). Es ent-stand in der frühen Kreide (ca. 125 Ma) wahrscheinlich als ein Teilstück der „Super-LIP“ Ontong Java Nui (Chandler et al., 2013; 2012; Taylor, 2006). Dieses vulkanische Plateau bestand neben dem Manihiki Plateau aus dem Ontong Java Plateau und dem Hikurangi Plateau (Abb.1), sowie weiteren Teilstücken, die mittlerweile subduziert wurden (Larson et al., 2002; Viso et al., 2005). Man geht davon aus, dass Ontong Java Nui ungefähr 1% der Erd-oberfläche bedeckte. Eine vulkanische Provinz entsteht meist durch eine massive erste vulkanische Phase, gefolgt von mehreren kürzeren vulkani-schen Phasen (Coffin and Eldholm, 1994). Ontong Java Nui brach zwischen diesen zwei plateaubildenden Phasen auseinander (Hoernle et al., 2010; Timm et al., 2011), und die Teilplateaus durchliefen jeweils eine individuelle tektonische und petrologische Entwicklung. Während der Expedition SO-224 im Jahr 2012 wurden zwei refraktions- und weitwinkelreflexionsseismische Profile aufgenommen (Fig. 1). Hierzu wurden jeweils 33 Ozeanbodenseismometer ausgebracht. Diese Daten erlauben uns einen Einblick in die Struktur der Kruste und oberen Mantels des Manihiki Pla-teaus. Somit können die Hypothesen über die gemeinsame Entstehung des Manihiki Plateaus mit dem Ontong Java Plateau und dem Hikurangi Plateau überprüft werden. Ebenso ist es möglich, die Struktur der zwei größten Un-terprovinzen des Manihiki Plateaus, das High Plateau und die Western Plateaus, zu vergleichen. Bei der Modellierung der Krustenstruktur der beiden Unterprovinzen traten einige Gemeinsamkeiten, aber auch erstaunliche Unterschiede zu Tage (Abb. 2). Generell besteht eine LIP aus einer unteren Kruste, die sehr hohe P-Wellengeschwindigkeiten (7.1 bis 7.7 km/s) aufweist. Diese Schicht ist in bei-den Teilprovinzen vorhanden. Die Krustenmächtigkeit variiert zwischen 9 und 17 km an den Western Plateaus (Abb. 2a) und beträgt konstant 20 km am High Plateau (Abb. 2b). Die Struktur der oberen Kruste weist große Unter-schiede zwischen den verschiedenen Teilprovinzen auf. Das High Plateau ist durch basaltische Flussstrukturen geprägt. Zahlreiche intrusive und extrusive vulkanische Strukturen, wie beispielsweise Tiefseeberge sind hier belegt (Abb. 1 und 2b). Dies deutet auf eine massive vulkanische Aktivität während späte-rer vulkanischer Phasen hin. Im Gegensatz dazu zeigen die Western Pla-teaus nur einen sehr lokalen und geringen Vulkanismus. Mehrere Horst- und Grabensysteme sowie Sedimentbecken können dort identifiziert werden (Abb. 2a). Dieses deutet auf eine starke tektonische Deformation der Western Pla-teaus hin. Auch der graduelle Anstieg der Kruste-Mantelgrenze weist auf eine gedehnte Kruste hin (Abb. 2a). Somit zeigen die beiden Unterprovinzen des Manihiki Plateaus eine unterschiedliche Entwicklung nach ihrer gemeinsamen Entstehung als eines Teils von Ontong Java Nui. Das High Plateau wurde nur an seinen Rändern tektonisch beansprucht und durchlief weitere Phasen exzessiver vulkanischer Aktivität. Die Western Pla-teaus wurden wahrscheinlich starken Dehnungskräften im Zusammenhang mit dem Abbruch des Ontong Java Plateaus ausgesetzt. Somit liegt hier eine Dehnung der vorher entstandenen LIP-Kruste und geringer Vulkanismus vor. Diese Erkenntnisse können uns genaueren Aufschluss darüber geben, welche Prozesse den Aufbruch der „Super-LIP“ Ontong Java Nui begünstigt haben und stellen wichtige Rahmenbedingungen für eine plattentektonische Rekon-struktion des zentralen Westpazifiks in der Kreide dar. Durch eine Kartierung der Ränder und Beschaffenheit der Kruste der verschiedenen Teilplateaus Ontong Java Nuis können die ursprüngliche Positionierung der verschiedenen Plateaus zueinander rekonstruiert werden. Dies bildet die Grundlage einer er-folgreichen plattenkinematischen Rekonstruktion.



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Conference (Invited talk)
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Event Details
Statusseminar 'Meeresforschung mit FS Sonne', 12 Feb 2015 - 13 Feb 2015, Universitaet Bremen, Germany.
Eprint ID
36530
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Hochmuth, K. , Gohl, K. , Uenzelmann-Neben, G. and Werner, R. (2015): Untersuchung der Krustenstruktur des Manihiki Plateaus im Rahmen der Expedition SO-224 , Statusseminar 'Meeresforschung mit FS Sonne', Universitaet Bremen, Germany, 12 February 2015 - 13 February 2015 .


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