29.01.2008

Komplexe Plattentektonik

Die Plattentektonik ist offensichtlich komplexer als bisher angenommen. Untersuchungen von Kieler Meeresforschern widersprechen der klassischen Theorie.



Die Plattentektonik ist offensichtlich komplexer als bisher angenommen. Untersuchungen von Kieler Meeresforschern widersprechen der klassischen Theorie.

Die Prozesse, die sich an den Grenzen von Kontinentalplatten abspielen, sind offenbar komplexer als bisher gedacht. Darüber berichten Kieler Wissenschaftler in der Onlineausgabe der internationalen Wissenschaftszeitschrift „Nature“. Untersuchungen einer internationalen Forschergruppe vor der Küste Mittelamerikas zeigen, dass es beim Abtauchen des Meeresbodens unter den amerikanischen Kontinent zu bisher unerkannten Fließrichtungen im Mantel kommt. Diese Bewegungen gibt es nicht nur quer zur Küste wie bisher geglaubt, sondern auch parallel zum aktiven Vulkanbogen entlang des Kontinents. Die neu entdeckten Bewegungen im Mantel sind möglicherweise eine Folge der Wanderung der Subduktionszone relativ zum Kontinent. Die Erkenntnisse aus der neuen Studie erfordern eine Modifikation bisheriger geologischer Modelle, die auch als Basis für Risikoabschätzungen für Erdbeben und Vulkaneruptionen dienen. Weiterhin haben diese neuen Erkenntnisse auch eine Bedeutung für die Flüsse von klimawirksamen Gasen aus Vulkanen. Die Studie entstand unter Federführung von Wissenschaftlern eines Sonderforschungsbereichs der Universität Kiel und des Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR). Beteiligt waren auch Partner verschiedener Einrichtungen in den USA, Costa Rica und Nicaragua.

Dort wo Erdplatten aneinander stoßen, kommt es häufig zu großen Erdbeben und Vulkaneruptionen. Besonders ausgeprägt sind diese Zonen rund um den Pazifik, wo sich vor der Küste meist ein Tiefseegraben befindet, an dem die schwerere ozeanische Platte unter die leichtere kontinentale abtaucht. Das dabei in großer Tiefe freigesetzte Wasser führt zum teilweisen Schmelzen des überlagernden Erdmantels und zur Bildung von Vulkanketten an der Erdoberfläche parallel zur Küste. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 574 „Fluide und Volatile in Subduktionszonen: Klima-Rückkopplungen und Auslösemechanismen von Naturkatastrophen“, der an der Kieler Christian-Albrechts Universität und am Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) angesiedelt ist, haben Wissenschaftler die Prozesse beim Abtauchen (Subduzieren) einer solchen Platte genauer untersucht. Zielgebiet war die Subduktionszone Mittelamerikas entlang der pazifischen Küste von Nicaragua bis Costa Rica.

Abb.: Ausbruch des Santiaguito im Santa Maria Vulkan Komplex in Guatemala (Feb. 2005). (Quelle: Kaj Hoernle, IFM-GEOMAR)

Die Daten und Erkenntnisse von mehreren Expeditionen hinsichtlich Zusammensetzung und Alter der Vulkangesteine, wie auch der seismischen Eigenschaften des Untergrunds, ermöglichen nun den Nachweis und die quantitative Abschätzung der Fließrate im Erdmantel unter dem Vulkanbogen. Die Ergebnisse beweisen, dass Bewegungen im Erdmantel nicht nur parallel zu den Plattenbewegungen stattfinden. „Was uns wirklich erstaunt hat ist die Tatsache, dass es auch einen so bedeutenden Mantelfluss parallel zur Küste gibt“, so SFB 574 Sprecher Kaj Hoernle vom IFM-GEOMAR.

„Die ozeanische Platte wandert etwa mit 85 mm pro Jahr auf die Küste zu, die Querströmung des Erdmantels liegt mit geschätzten 60 bis 190 mm pro Jahr in der gleichen Größenordnung“, führt Hoernle weiter aus. „Bisher wurde dies weltweit in Modellen von Subduktionszonen nicht berücksichtigt. Für die Abschätzung der Schmelzprozesse und Gasgehalte der Laven ist dies aber wichtig, denn es trägt zum globalen Verständnis der großräumigen Transportmechanismen von Materialien in Subduktionszonen bei. Außerdem unterstützen die neuen Erkenntnisse die Abschätzung von Flussraten klimarelevanter vulkanischer Gase zur Erdoberfläche und weiter in die Atmosphäre. Weiterhin können die neuen Modelle helfen, die Risiken von Naturgefahren in Subduktionszonen besser bewerten zu können. Hier erleben wir nämlich die größten und gefährlichsten Vulkaneruptionen und Erdbeben.“

Quelle: IFM-GEOMAR

Weitere Infos:

  • Originalveröffentlichung:
    Hoernle, K., D.L. Abt, K.M. Fischer, H. Nichols, F. Hauff, G.A. Abers, P. van den Bogaard, K. Heydolph, G. Alvarado, M. Protti und W. Strauch, Arc-parallel flow in the mantle wedge beneath Costa Rica and Nicaragua. Nature (online 27. Januar 2008).
    http://dx.doi.org/10.1038/nature06550
  • Leibniz-Institut für Meereswissenschaften, Kiel (IFM-GEOMAR):
    http://www.ifm-geomar.de
  • Christian-Albrechts Universität zu Kiel:
    http://www.uni-kiel.de
  • Sonderforschungsbereich 574 „Fluide und Volatile in Subduktionszonen: Klima-Rückkopplungen und Auslösemechanismen von Naturkatastrophen“ (SFB 574):
    http://www.sfb574.ifm-geomar.de

Jobbörse

Physik Jobbörse in Freiburg und Berlin
Eine Kooperation von Wiley und der DPG

Physik Jobbörse in Freiburg und Berlin

Freiburg, 13.-14.03.2024, Berlin, 19.-21.03.2024
Die Präsentationen dauern jeweils eine Stunde, am Ende der Veranstaltung ist Zeit für Q&A eingeplant.

Sonderhefte

Physics' Best und Best of
Sonderausgaben

Physics' Best und Best of

Die Sonder­ausgaben präsentieren kompakt und übersichtlich neue Produkt­informationen und ihre Anwendungen und bieten für Nutzer wie Unternehmen ein zusätzliches Forum.

Meist gelesen

Themen