Freitag, 14. November 2008

Das Vulkanmassiv Vogelsberg(Teil 3: Die Endphase)

Während der nur kurzweiligen Hauptphase, wurden dem Erdmantel unter dem Vogelsberggebiet enorme Schmelzmengen enzogen. Diese entziehen dem Erdmantel aber auch Hitze, womit die Aufschmelzraten in diesem Bereich zurückgehen und nun nur noch Schmelzen aus tieferen Mantelregionen kommen. Diese Magmen der Endphase sind basanitischer Zusammensetzung und wurden noch 2 Millionen Jahre nach Ende der Hauptphase gefördert. Die Vulkanite der Endphase ziehen sich wie eine Kappe über die Vulkanite der Hauptphase, haben aber eine geringere Ausdehnung. Man kann sich die Endphase als ein Vulkanfeld vorstellen, welches sich auf dem Vogelsberg gebildet hat, viele hunderte Schlackenkegel/Maare und andere vulkanische Kleinformen haben sich dabei übereinander auf den Schildvulkan gestappelt, immerwieder haben diese Schlackenkegel auch Lavaströme gefördert und sich gegenseitig eingedeckt. Schließlich war der Vulkanismus beendet und die Erosion begann das Vulkangebäude zu erodieren. Dabei schnitten sich radial Täler in den Schildvulkan, im Süden senkte sich der Oberrheingraben weiter und die Lavaströme bei Frankfurt/Offenbach und Hanau wurden unter Sedimenten begraben(links im Bild). Der Main durschneidet diese Lavaströme.
Bei Nidda findet sich ein tertiärer Schlackenkegel, aus der Endphase der Aktivität des Vogelsberges. Um von der Abtragung geschützt zu werden, wurde der Schlackenkegel von späteren Lavaströmen überdeckt(1.) und ist heute wieder teilweise freierodiert(2.) worden(Skizze zeigt Schnitt durch den Kegel und die Lagen der Lavaströme).
Da die Schlacken über 10 Millionen Jahre alt sind, hat die Verwitterung das Material sehr mürbe gemacht.
Die Schlacken sind so weich, dass sie nicht durch Sprengung abgebaut wurden, sondern einfach in großen Blöcken rausgesägt wurden. Im Gebiet des Vogelsberg gibt es wohl hunderte von Schlackenkegel, welche noch unter Lavaströmen begraben sind, der Überrest bei Nidda stellt nur einen dieser vielen Ausbruchspunkte dar.
Im Zentrum des Vulkans sind jüngst trachytische Ignimbritablagerungen von Glutlawinen in geringer Tiefe erbohrt worden, dies lässt darauf schließen, dass es in der Endphase ebenfalls Differentiationen gab, welche explosiven Vulkanismus zur Folge hatten.

Donnerstag, 6. November 2008

Das Vulkanmassiv Vogelsberg(Teil 2: Die Hauptphase)

Durch die rapide Erhöhung der Aufschmelzraten im Erdmantel unter dem Vogelsberg von rund 3-4% in der Vorphase auf über 12% in der Hauptphase(dies lässt sich aus den Magmentypen ableiten), entstanden gewaltige Mengen an basaltischer Schmelze.
Nach der rund eine Million Jahre andauernde Vorphase, wurden während der Hauptphase, welche nur 100.000 Jahren anhielt(nach Altersdatierungen am Bohrkern der Vogelsberg Forschungsbohrung), die Hauptmasse(>80% von 1000km³ ) der Vogelsberglaven eruptiert. Die Laven flossen dabei bis runter in das Gebiet, wo heute die Städte Frankfurt(Main), Offenbach und Hanau stehen(das Bild zeigt die Basaltsteinbrüche bei Offenbach(Mühlheim-Dietesheim) südlich des Mains), dies entspricht, vom Gipfelgebiet des Vogelsberges, einer Strecke von 50(!!)km. Sämtliche Lavaströme dieser Hauptphase haben Tholeiitische oder Alkalibasaltische Zusammensetzung und sind sehr volumnös.Ungeklärt ist, ob in dieser Hauptphase die Laven aus einem Zentralen Krater/Caldera eruptiert wurden, oder ob die Laven mehreren Spalteneruptionen entstammen(welche aber auch aus dem Gipfelgebiet des Vogelsbergs kommen).
Eine Gipfelkrater/caldera wäre denkbar, denn es wurde in kurzer Zeit so viel Material eruptiert, dass es wohl einen bevorzugten Aufstiegsweg gab, der immer heiß war und dann in einem Gipfelkrater bzw Caldera endete.

Mittwoch, 5. November 2008

Das Vulkanmassiv Vogelsberg(Teil 1: Die Vorphase)

Vor etwa 17 Millionen Jahren, zu Zeiten großer tektonischer Umstellungen im Zuge der alpiden Gebirgsbildung, entstanden in Mitteleuropa viele vulkanische Gebiete. Das größte davon ist heute als Vogelsberg bekannt. Die Vulkanite des Vogelsberges bedecken von Friedberg bis Frankfurt(Main), dies entspricht einer Strecke von 80km(Nord-Süd), und einer maximalen Breite von 70km(Ost-West), eine Fläche von über 2500km². Das Volumen wird heute auf rund 1000km³ geschätzt, bei einer Mächtigkeit von bis zu 800m.
Heute erscheint der schon tief erodierte Vogelsberg, mit seinen radial umgebenden Tälern als klassischer Schildvulkan, seine Enstehung war jedoch viel komplexer, als sein unscheinbares Äußeres preisgeben mag.Der Vulkanismus im Gebiet des Vogelsberges setzte wohl schon vor rund 18 Millionen Jahren mit der Bildung kleiner Schlackenkegel in einem Vulkanfeld ein, welches sich in der nördlichen Fortsetzung des Oberrheingrabens, der hessischen Senke, bildetete. Ganz analog zu anderen Vulkanfeldern entstanden auf 30km Durchmesser viele kleine Schlackenkegel und Maare. Diese Vulkanite bilden heute die Basis des Vogelsberges, welche durch andauernde Grabenabsenkung nun unterhalb von NN(Normal Null) liegen könnte. Subsequent steigen die Förderraten, welche auf steigende Aufschmelzraten im Erdmantel zurückzuführen sind und es kommt zu der Bildung eines ~15km ausgedehnten Vulkankomplexes, der einem Stratovulkan ähneln könnte. Dieser Vulkankomplex besteht aus Basaniten, sowie deren Differenziaten bis hin zum Trachyt.

Vulkanite dieser beiden ersten Phasen sind fast nur aus Bohrkernen erhältlich, da sie großräumig von den Basalten der Hauptphase überdeckt wurden. An wenigen stellen hat die Erosion Trachyte freigelegt, welche dem Vulkankomplex der Vorphase angehören.

Donnerstag, 23. Oktober 2008

Schwarmbeben

Im Moment bebt gerade die Erde im Egerbecken, tausende Erdbeben bis zur Stärke 4 gibt es dabei seit Anfang Oktober. Die Erdbeben finden in einer Tiefe von rund 10km statt.
Den letzten Erdbebenschwarm gab es dort im Jahr 2000, wo rund 5000 Erdbeben kurzzeitig hintereinander auftraten.

Schwarmbeben enstehen durch magmatische Tätigkeit, eine aktive Magmakammer in rund 30km tiefe schickt dabei Gase und wässrige Lösungen in die Kruste über sich. Die Fluide benutzen beim Aufstieg Spaltensysteme, welche dabei laufend aufgebrochen werden. Die Erschütterungen, die dabei enstehen, sind Erdbeben welche bei heftiger Tätigkeit wie im Moment sehr kurzzeitig hintereinander auftreten und dieser Vorgang wird "Schwarmbeben" genannt.

Allen anschein nach(ich berichtete bereits letztes Jahr
) , steigt im Moment unter dem Egerbecken Magma Richtung Erdoberfläche, ob dieses jemals selbige erreichen wird bleibt ungewiss, die meisten Magmen erreichen nie die Erdoberfläche, bleiben stecken und erstarren als Plutonit(Tiefengestein).

Erdbebenmonitor des Egerbeckens gibt es hier
und hier die
Seismogramme dazu.

Montag, 28. April 2008

"Hoch hinaus" Die Hebung des Rheinischen Schiefergebirge

Jeder kennt es, das canyonartige Tal des Rheines im Rheinischen Schiefergebirge. Von Bingen bis Bonn, vorbei an berühmten Objekten, wie dem Binger Loch oder der Loreley, sägt sich der Rhein durch das Gebirge. Doch wieso tut er das? Folgt man den Rhein, durch die breite Ebene des Oberrheingrabens stromabwärts, nach Norden, so taucht vor einem der Taunus wie ein breiter, undurchdringlicher Wall auf, folglich biegt der Rheinstrom bei Mainz nach links Richtung Westen ab und fließt bis Bingen in einem kleinen Teilgraben. Doch dort durchbricht er auf einmal das Gebirge und teilt dieses in den Hunsrück(Westen) und Taunus(Osten).(Bild1: Rheindurchbruch am Binger Loch)

Wie geht das denn? Fließt der Fluss vor dem Durchbruch etwa bergaufwärts um sich durchzugraben oder staut sich dahinter zu einem See bis das Gebirge nachgibt?
Natürlich nicht. Der Rheinstrom muss älter als dass Gebirge sein, durch das er fließt. Tatsächlich floss der Rhein noch vor einer Million Jahre durch ein recht flaches Hügelland welches sich an der Stelle des heutigen Rheinischen Schiefergebirge befand.
Vor etwa 800.000 Jahren begann dann ein rapider Aufstieg des Rheinischen Schiefergebirge welcher noch heute anhällt, in dieser Zeit hob sich das Gebirge um bis zu 300m, was einer durchschnittlichen Aufstiegsgeschwindigkeit von etwa 0,3-0,4mm pro Jahr entspricht, gemessen werden heute jedoch bis zu 2mm pro Jahr!.
Sobald also das Gebirge unter dem Fluss aufsteigt, erhöht sich auch das Gefälle und damit die Erosionsrate, der Rhein sägt sich praktisch in das Gebirge während es um ihn herum aufsteigt. Während der Fluss noch bei Mainz-Bingen eine stattliche Breite von 500m hat, schrumpft diese im Gebirge auf bis zu 170m herab, gleichzeitig steigt aber die Strömungsgeschwindigkeit und die Tiefe. Einzelne Sporne härterem Gesteins, welche im Flussbett aufragen, gefährden noch bis heute die Schifffahrt.
Der domale Aufstieg des Rheinischen Schiefergebirges wirkt auch bis weit in die angrenzenden Strukturen über. Auch der nördliche Teil des Oberrheingrabens, südlich des Rheinischen Schiefergebirges, steigt gezwungenermaßen mit auf, weil seine komplette Basis mit angehoben wird. Durch dieses schräge angreifen bewegen sich einzelne Schollen wie zB die des Mainzer Beckens nach Süden. Durch diese Bewegung öffnet sich zur Zeit der kleine Graben, in dem der Rhein von Mainz bis Bingen nach Westen fließt. Bei Bingen durchbricht die Nahe kurz vor der Einmündung in den Rhein ebenfalls einen Bergrücken, welcher sich, als Folge des Aufsteigens, unter dem Fluss herausgehoben hat. (Bild2: Blick von Nahemündung auf den durchbrochenen Bergrücken)Die Skizze stellt nochmal einen Nord(links)-Süd Querschnitt durch die Situation in Bingen dar. Der Rhein fließt an der nördlichen Grabenseite des kleinen Mainz-Bingen Grabens aus der Bildebene heraus. Durch die Hebung des Rheinischen Schiefergebirges(links) wird die Scholle(rechts) nach Süden geschoben, dadurch öffnet sich ein kleiner Graben.

Der rapide Aufstieg des Gebirges verläuft weitgehend aseismisch, die Ursache dafür ist die Erhitzung der Lithosphäre durch die Anomalie(Mantle-Plume oder nicht, das steht hier erstmal nicht zur Diskussion) welche den Aufstieg antreibt, diese wird dadurch plastischer, große Spannungen bauen sich erst gar nicht auf und tektonische Erdbeben sind ab einer Tiefe unterhalb 10-15km abwesend.
Im Rheintal selbst sieht man die ganze Pracht, welcher der Strom durch seine Erosionsleistung am Gebirge geschaffen hat. (Bild3 zeigt einen Blick in das Rheintal bei Niederheimbach, man sieht oben auf dem Bergkamm das alte, flach geneigte Tal, welches der Rhein noch vor 800.000 Jahren besaß, bevor der rapide Aufstieg begann, welcher heute noch anhällt.)

Die domale Hebung wird auch in Zukunft das Rheintal immer imposanter werden lassen, sie wirkt in einem breiten Radius(~150-200km) weit in Mitteleuropa, sinkt aber an den Störungen die das Rheinische Schiefergebirge umgeben rasch ab, um dann langsam nach außen auf null abzuflachen.

Samstag, 19. Januar 2008

Wie der mitteleuropäische Vulkanismus...

...auch ganz ohne das Einwirken von Mantle Plumes erklärt werden kann, fasst dieser Artikel hübsch zusammen: http://www.mantleplumes.org/WebDocuments/LuxembourgerWortArticle.pdf