Navajo Volcanic Field
Koordinaten: 36° 41′ N, 108° 50′ W Das Navajo Volcanic Field, in der Sprache der Diné tsézhiin ‘íí ‘áhí («schwarze herausragende Felsen»), ist ein rund 20.000 Quadratkilometer großes Vulkanfeld im als Four Corners bezeichneten Grenzgebiet der vier US-Bundesstaaten Utah, Colorado, Arizona und New Mexico. Es liegt auf dem Colorado Plateau auf 1800 Meter Höhe und entstand im Oligozän und im Unteren Miozän vor zirka 28 bis 19 Millionen Jahren. Die vulkanischen Erscheinungsformen bestehen aus mehr als 80 Diatremen und Tuffschloten, sowie kleineren Intrusionen, Gängen, Lagergängen, Lavaströmen, Maaren und Necks magmatischen Ursprungs, die teilweise erst durch die Erosion des umgebenden, relativ weichen Sandsteins freigelegt wurden.
Geographischer Überblick
Das Navajo Volcanic Field hat eine grob bogenförmige Struktur von Nordwesten nach Süden von rund 300 km Länge und etwa 100 km Breite, mit einem abgesetzten Bereich im Nordosten nahe dem Mesa Verde-Hochland. Sein Nordteil liegt im Paradox-Becken, nahe dem Zentrum erheben sich die Carrizo Mountains und sein Südteil umfasst den Defiance Uplift und die Chuska Mountains. Im Osten liegen Teile des Feldes schon im San-Juan-Becken. Die Nordwestgrenze des Vulkanfeldes bildet der Ostrand des Monument Upwarp.
Untergrund und Umfeld des Navajo Volcanic Field sind Sandsteine meist aus mesozoischer Zeit wie beispielsweise die Chinle-Formation, im Gebiet der Chuska Mountains aber auch jüngeres paläogenes Gestein wie der Chuska Sandstone.
Die an der Oberfläche sichtbaren Vulkanerscheinungen konzentrieren sich um als Monoklinale bezeichnete Geländestufen, die im Rahmen der laramischen Gebirgsbildung vor etwa 80 bis 40 Millionen Jahren entstanden sind. Auch bei den abseits der Monoklinalen gelegenen Necks wurde der Magmenaufstieg sicherlich durch Bruchzonen im tieferen Untergrund erleichtert.[1]
Vulkanismus
Die Vulkane des Navajo Volcanic Field sind Maar-Diatrem-Vulkane. Sie wurden durch so genannte phreatomagmatische Eruptionen erzeugt, als Magma in Gängen aufstieg und auf Grundwasser traf. Dadurch wurden Dampfexplosionen ausgelöst, die eine besonders hohe Eruptionsenergie zur Folge haben.[2] Unter mehrfachen Ausbrüchen bricht der dann als Diatrem bezeichnete Schlot an die Oberfläche durch und wird ein flacher Maarkrater herausgesprengt, der dann von als Pyroklastika bezeichnetem aufgeworfenem Material als Tuffring umgeben wird. Mit allmählicher Erschöpfung des Grundwasservorrats wandern die Explosionsherde weiter in die Tiefe und zurück bleibt ein trichterförmiger Schlot, gefüllt mit Breckzien aus verfestigtem Magmen- und Nebengesteinstrümmern.[3] Anschließend kann Magma ohne weitere Explosionen in den Schlotbrekzien aufsteigen und als Lavastrom den Maarkrater auffüllen. Gelegentlich laufen Lavaströme auch über und verlassen den Kraterbereich. In der Schlussphase kommt es oft zu einem Nachstürzen des oberen Bereichs im Schlot.
Aufgrund der Lage des Colorado-Plateaus als Hochland, ist die Erosion besonders stark. Daher wurden viele Vulkanzentren des Navajo Volcanic Field seit ihrer Entstehung stark freigelegt und ragen über das heutige Geländeniveau hinaus. Paradebeispiel hierfür ist der Shiprock, ein Neck aus Tuffbrekzie, der in etwa den mittleren Abschnitt eines Diatrems darstellt – an seinem Gipfel sind gerade noch Nachsturzeffekte zu erkennen. Ein weiteres Beispiel ist der Agathla.
Gesteinszusammensetzung
Die Vulkangesteine im Navajo Volcanic Field sind weit überwiegend Minetten. Die am Ende der Eruptionen entstandenen Lavaströme bestehen meist aus Trachybasalt, was das selbe Material wie die Minetten bezeichnet, wenn es ohne großen Druck an der Oberfläche aushärtet im Vergleich zu den Minetten, die im Schlot unterhalb der Oberfläche und unter Druck entstehen. Darüber hinaus gibt es acht mit so genannten serpentinisierten ultramafischen Mikrobrekzien gefüllte Schlote.
Die Minetten sind aus Lamprophyr gebildet, der wegen seinem hohen Magnesium- und Eisengehalt als mafisch bezeichnet wird. Ungefähr 50 % des Gesteins sind SiO2 in Verbindung mit einem sehr hohen K2O-Gehalt von durchschnittlich 6 %. Nur wenige Minetten führen höhere SiO2-Gehalte von rund 60 %.[4] Die höheren SiO2-Anteile werden durch die so genannte Fraktionierte Kristallisation in späteren Phasen des Aufstiegs erklärt. Die Temperatur des Minetten-Magmas bei der Eruption wird auf 1000 ± 75 °C geschätzt.
Die acht aus serpentinitisierter ultramafischer Mikrobrekzie (Akronym: SUM) bestehenden Schlote liegen in unmittelbarer Nähe zu den Monoklinalen.[5] Ihre Entstehung wird so erklärt, dass Magma mit hohem Gasanteil unter relativ geringen Temperaturen beim Aufstieg auf wasserhaltiges Gestein traf, so dass es nicht zu den großen Explosionen kam, sondern vielmehr das Magma schnell abkühlte und dabei in sehr feine Bruchstücke zerrissen wurde.[6]
Die Bedeutung des Navajo Volcanic Fields liegt in der Tatsache, dass sie das Colorado Plateau nach dem Ende der laramischen Gebirgsbildung durchdrangen und somit einen Einblick in den darunterliegenden subkontinentalen Erdmantel ermöglichen. In den Magmaströmen wurden nämlich zahlreiche Gesteinstrümmer aus tiefen Schichten des Erdmantels mitgerissen und in den heute freiliegenden Gesteinen eingebettet. Sie werden als Xenolithe bezeichnet und bestehen hier häufig aus Spinell-Peridotite und seltener Granat-Peridotite.[7]
Für die Entstehung des Magmas werden verschiedene Ansätze diskutiert:
- Partielles Aufschmelzen eines Mantelperidotits, welcher von einer Kalium-Metasomatose erfasst worden war.[4]
- Partielles Aufschmelzen eines metasomatischen Mantelperidotits, welcher bereits zuvor Teilschmelzen abgesondert hatte.[8]
- Partielles Aufschmelzen einer Mischung von metasomatischem Mantelperidotit mit proterozoischen mafischen Mantelintrusionen.[9]
- Fraktionierte Kristallisation eines ultramafischen Magmas.[10]
Ferner treten im Navajo-Volcanic-Field vereinzelt neben den Minetten sehr seltene Gesteinsarten auf, beispielsweise natriumhaltige Lamprophyre (Monchiquite), Olivinmelilithit und Katungit.
Indianische Bevölkerung
Im Umfeld des Navajo Volcanic Fields liegen eine große Zahl spektakulärer Siedlungsspuren des prähistorischen Südwestens. Mit Chaco Culture National Historical Park, Canyon de Chelly National Monument, dem Mesa-Verde-Nationalpark, Navajo National Monument, Aztec Ruins National Monument, Hovenweep National Monument und Yucca House National Monument erreicht die Region die größte Dichte an Nationalparks und Gedenkstätten für die Kultur der Anasazi und ihrer Vorläufer in den Vereinigten Staaten.
Heute siedeln in der Region die Navajo, die sich selbst als Diné bezeichnen. Nahezu das gesamte Navajo Volcanic Field liegt in der Navajo Nation, ihrem selbstverwalteten Gebiet. Sie haben eine große Zahl an Mythen und Legenden, die sie mit den vulkanischen Felsformationen in Verbindundung bringen.
Literatur
- Steven Semken: Black Rocks Protuding up: The Navajo Volcanic Field. In: New Mexico Geological Society Guidebook, 54th Field Conference, Geology of the Zuni Plateau, 2003, Seiten 133-138 (online: Fieldguide zum Navajo Volcanic Field PDF-Datei; 1,14 MB)
Einzelnachweise
- ↑ Paul T. Delaney: Ship Rock, New Mexico: the vent of a violent volcanic eruption. In: S. S. Beus (Hrsg.): Geological Society of America Centennial Field Guide, Rocky Mountain Section, Band. 2, Boulder, Co, 1987, Seiten 411-415.
- ↑ Wohletz, K. und Heiken, G. (1992). Volcanology and geothermal energy: Berkeley, University of California Press, 432 p.
- ↑ Ort, M., Dallegge, T.A., Vazquez, J.A., and White, J.D.L. (1998). Volcanism and sedimentation in the Miocene-Pliocene Hopi Buttes and Hopi Lake; in Duebendorfer, E.M., ed., Geologic excursions in northern and central Arizona: Flagstaff, Northern Arizona University, p. 35-58.
- ↑ a b Roden, M.F. (1981). Origin of coexisting minette and ultramafic breccia, Navajo volcanic field: Contributions to Mineralogy and Petrology, v. 77, p. 195-206.
- ↑ McGetchin, T.R. und Silver, L.T. (1972). A crustal-upper mantle model for the Colorado Plateau based on observations of crystalline rock fragments in the Moses Rock dike: Journal of Geophysical Research, v. 77, p. 7022-7037.
- ↑ Smith, D. und Levy, S. (1976). Petrology of the Green Knobs diatreme and implications for the upper mantle below the Colorado Plateau: Earth and Planetary Science Letters, v. 29, p. 107-125.
- ↑ Smith, D., Griffin, W.L., Ryan, C.G. und Soey, S.H. (1991) Trace-element zonation in garnets from The Thumb: heating and melt infiltration beneath the Colorado Plateau: Contributions to Mineralogy and Petrology, v. 107, p. 60-79.
- ↑ Schaefer, B.F., Turner, S.P., Rogers, N.W., Hawkesworth, C.J., Williams, H.M., Pearson, D.G. und Nowell, G.M. (2000). Re-Os isotope characteristics of postorogenic lavas: implications for the nature of young lithospheric mantle and its contribution to basaltic magmas: Geology, v. 28, p. 563-566.
- ↑ Carlson, R.W. und Nowell, G.M. (2001). Olivine-poor sources for mantle-derived magmas: Os and Hf isotopic evidence from potassic magmas of the Colorado Plateau: Geochemistry, Geophysics, Geosystems, v. 2, paper number 2000GC000128.
- ↑ Roden, M.F., Smith, D. und Murthy, V.R. (1990). Chemical constraints on lithosphere composition and evolution beneath the Colorado Plateau: Journal of Geophysical Research, v. 95, p. 2811-2831.