Structure and Dynamics of Plumbing Systems of Oceanic Shield Volcanoes: An Example from Réunion Island

Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich vor allem mit der vulkanotektonischen Entwicklung der beiden Vulkane, die La Réunion aufbauen. Diese Insel liegt im südwestlichen Indischen Ozean und beherbergt zwei große Schildvulkane: den erloschenen Piton des Neiges sowie den aktiven Piton de la Fournaise. Wegen der Verbindung des tropischen Klimas der Insel und vulkanotektonischen Strukturen (Caldera, Rutschungsflächen), ist die Morphologie tief erodiert. Basierend auf den beiden Vulkanen wurden in dieser Arbeit zwei Themen bearbeitet, die auch diese Dissertation in zwei Teile gliedern: der erste Teil beschäftigt sich mit der Untersuchung des intrusiven Systems des erodierten Piton des Neiges, der zweite mit der Beziehung zwischen dem aktiven Vulkansystem des Piton de la Fournaise und der Deformation dessen Vulkangebäudes.Piton des Neiges weist im westlichen Teil des Vulkangebäudes drei große Riftstrukturen auf, die 30°, 120° und 160° streichen. Geländebeobachtungen zeigen, dass diese Riftzonen sich in verschiedenen Spannungsfeldern entwickelt haben. Das durch Magma hervorgerufene Spannungsfeld spielte in der Nähe des zentralen Förderkanals eine große Rolle, sein Einfluss nimmt jedoch mit der Entfernung ab. In den 120°- und 160°-streichenden Riftzonen ist die maximale Hauptnormalspannung vertikal orientiert und kontrolliert die Magmeninjektion. Hier wird vorgeschlagen, dass dieses Spannungsfeld durch die wiederholte Magmeninjektion entlang der 120°-Richtung krustaler Strukturen hervorgerufen wird. Im Gegensatz dazu wurde die Magmeninjektion in der 30° Riftzone teilweise von oberflächennahen Spannungen beeinflusst, die zur Injektion von Lagergängen und flacheinfallenden Gängen führte. Die Geländebeobachtungen lassen vermuten, dass viele Lagerganghäufungen in der 30°-Riftzone und dem Salazie Cirque mit zähen plastischen Brekzien zusammenhängen, die als mechanische Barrieren für die Gangausbreitung fungierten. Trotz dieser Unterschiede treten messerschneidenartige Ganginjektionen in allen drei Riftzonen häufig auf, wobei die dichteren Magmen in größerer Tiefe injiziert wurden, die leichteren in geringerer Tiefe. Die Geländedaten weisen ebenso darauf hin, dass die 120°-Riftzone zu mechanischen Instabilitäten führte, die Rutschungen hervorrufen, wie beispielsweise die Schuttlawinenablagerungen im Cilaos und Salazie Cirques.Ähnliche Ganginjektionsmechanismen wurden bereits für Piton de la Fournaise vorgeschlagen. Intrusive Ereignisse in diesem Vulkan werden jedoch normalerweise von einer asymmetrischen Verteilung der Landdeformation begleitet. Diese Verteilung wurde bisher so gedeutet, dass sie das Einfallen der Intrusionen widerspiegelt. Die Geländeergebnisse dieser Arbeit weisen jedoch darauf hin, dass die Riftzonen in ihrem Aufbau denen der 120°- und 160°-streichenden Riftzonen des Piton des Neiges ähneln. Die Ergebnisse weisen auch darauf hin, dass die Asymmetrie der Deformation sowohl mit einem bogenförmigen Magmenaufstiegsweg sowie der Existenz steifer Heterogenitäten im Vulkangebäude, die noch vom früheren eruptiven Zentrum resultieren, in Zusammenhang stehen. Es wird ebenso gezeigt, dass die steilen Flanken des Gipfelkegels zum einen mit der früheren eruptiven Geschichte, zum anderen mit der Konzetration der Deformation auf der Ostseite des Gipfelkegels zusammenhängen. Diese bevorzugte Deformation der Ostseite des Kegels erklärt auch die Existenz der beobachteten tektonischen Brüche.