Magma dat door de vulkanen van Hawaii wordt geproduceerd heeft eigenschappen die niet overeenstemmen met gangbare modellen voor magmagenese in de mantel. Typerend is de plaatselijke afwezigheid van het mineraal olivijn, het meest voorkomende bestanddeel van de boven-mantel. De magmabron in de mantel onder de vulkanen van Hawaii moet zijn geïnfiltreerd door een eerdere smelt, die alleen kan zijn ontstaan uit materiaal dat van zeer grote diepte afkomstig is. Dit proces heeft er voor gezorgd heeft dat de ‘ondiepe’ magmabron ontdaan is van olivijn. Dit nieuwe scenario voor de zogenaamde ‘hot spot’ onder Hawaii blijkt uit onderzoek van de Utrechtse geoloog dr. Igor Nikogosian en collega’s, waarover zij vorige week hebben gepubliceerd in het gezaghebbende tijdschrift Nature.

Oorspronkelijk moet de eerdere smelt deel hebben uitgemaakt van een oceaankorst die vele miljoenen jaren geleden door subductie langzaam de diepte is getransporteerd, mogelijk zelfs tot aan de grens tussen kern en mantel. Nadat het is omgezet door de hoge temperatuur en druk is dit materiaal weer naar boven gekomen.

Nieuwe magmabron

Dr. Igor Nikogosian (faculteit Geowetenschappen UU, afdeling Petrologie) heeft, in samenwerking met collega’s van het Max Planck Institut für Chemie (Mainz), het Vernadsky Institute of Geochemistry (Moskou) en het GeoForschungsZentrum (Potsdam), onderzoek verricht naar het ontstaan van magma onder Hawaii. Zij leidden het bestaan af van een nieuwe tot nu toe onbekende magmabron voor deze ‘hot spot’ waar zich de grootste actieve vulkaan ter wereld bevindt. Veel tot nu toe openstaande vragen over de magmavorming onder Hawaii worden hiermee beantwoord. Zo kan er nu een verklaring gegeven worden voor de afwijkende samenstelling van de lava’s t.o.v. andere vulkanen. Het onderzoek, met de ontdekking van de nieuwe magmabron, levert een belangrijke bijdrage aan de ontrafeling van processen in de mantel van de aarde die samenhangen met het ontstaan van vulkanisme in ‘hot spots’, de plaattektoniek en de grootschalige ‘recycling’ van de oceaankorst via diepe subductie.

Analyse

Olivijn is het belangrijkste bestanddeel van de bovenmantel (>50%) waarin magma’s doorgaans ontstaan. Dit mineraal is echter grotendeels afwezig in het boven-mantelgesteente waarin verreweg het meeste magma van de Hawaiivulkanen zijn oorsprong heeft (zo’n 100-150 km onder het eiland). Chemische analyse van de samenstelling van de olivijnkristallen en hun smeltinsluitsels wijst erop dat het magma moet zijn ontstaan in een gesteente zonder olivijn. De meest plausibele verklaring voor deze afwijkende mineraalinhoud is dat het ‘gewone’ bovenmantelgesteente (peridotiet met veel olivijn) van samenstelling is veranderd voordat het ging smelten en het Hawaiimagma vormde. Dit kon gebeuren doordat het bovenmantelgesteente was geïnfiltreerd door een eerdere smelt, afkomstig van nog diepere regionen. Deze infiltratie zorgde voor een reactie waardoor de olivijn verdween.

Bronnen

‘An olivine-free mantle source of Hawaiian shield basalts’, Alexander V. Sobolev, Albrecht W. Hofmann, Stephan V. Sobolev & Igor K. Nikogosian. Nature 434, 590 – 597 (31 maart 2005)