Forschung

Ein neuer Blick auf die Plattentektonik

19.03.2021 - Aktive Rolle von Versatzstücken der Mittelozeanischen Rücken.

Gewaltige Kräfte im Erdinneren verschieben seit Jahr­millionen die Kontinente und Ozeanbecken. Was Alfred Wegener 1915 als Vorstellung veröffent­lichte, ist seit den 1960er Jahren allgemein anerkanntes Wissen über unseren Planeten. Dass die Theorie der Platten­tektonik so lange benötigte, um sich durch­zusetzen, hat zwei Gründe. Zum einen liegen die geologischen Forma­tionen, die für ihr Verständnis am wichtigsten sind, in großen Tiefen am Grund der Ozeane und zum anderen wirken die Steuerung­s­mechanismen im Erdinneren unterhalb des Meeresbodens. Viele Details der Platten­­tektonik sind deshalb bis heute unklar.

Nun stellen Wissenschaftler des Geomar Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel, der Southern University of Science and Technology in Shenzhen und der Firma Geo­modelling Solutions eine bisherige Grund­annahme der Platten­­tektonik infrage. Dabei geht es um Transform­­störungen. „Das sind Versatzstücke der Mittel­ozeanischen Rücken. Ihnen wurde bisher eine rein passive Rolle innerhalb der Platten­tektonik zugewiesen. Unsere Analysen zeigen aber, dass sie durchaus aktiv an der Gestaltung der Meeresböden beteiligt sind“, sagt Ingo Grevemeyer vom Geomar. Zum Verständnis der Studie hilft ein Blick auf eine globale Übersichts­­karte der Ozeanböden. Selbst bei grober Auflösung sind auf solchen Karten die mehrere Zehntausend Kilometer langen Mittel­ozeanischen Rücken zu erkennen. Sie markieren die Grenzen von Erdplatten. Dazwischen gelangt heißes Material aus dem Erdinneren an die Oberfläche, erkaltet dort, bildet neuen Meeresboden und drückt den älteren Meeres­boden auseinander. „Das ist der Motor, der die Platten in Bewegung hält“, erklärt Grevemeyer.

Allerdings bilden die Mittel­­ozeanischen Rücken keine ununter­­brochenen Linien. Sie sind in beinahe regel­mäßigen Abständen von Quertälern zerschnitten. Die einzelnen Segmente der Rücken beginnen oder enden jeweils versetzt an diesen Einschnitten. „Das sind die Transform­­störungen. Weil die Erde eine Kugel ist, kommt es bei den Platten­bewegungen immer wieder zu Verwer­fungen, die diese Transform­­störungen hervor­rufen“, erklärt Lars Rüpke. An den Transform­­störungen kann es zu Erdbeben kommen und sie hinterlassen am Meeresboden lange Narben, die Bruchzonen. Bisher ging die Forschung aber davon aus, dass die zwei Platten an Transform­­störungen nur aneinander vorbeigleiten, dass dabei aber weder Meeresboden gebildet noch vernichtet wird.

Die Forscher haben sich nun verfügbares Karten­­material von vierzig Transform­­störungen in allen Ozeanbecken angesehen. „Bei allen Beispielen konnten wir erkennen, dass die Transform­täler deutlich tiefer sind als die angrenzenden Bruchzonen, die bislang als einfache Fortsetzungen der Transform­täler galten“, sagt Colin Devey. Außerdem erkannte das Team Spuren von umfang­reichem Magma­tismus an den äußeren Ecken der Schnittpunkte zwischen Transform­­tälern und den Mittel­­ozeanischen Rücken. Mit Hilfe ausgefeilter numerischer Modelle fand das Team eine Erklärung für das Phänomen. Demnach ist die Plattengrenze entlang der Transform­­störung in der Tiefe zunehmend schräg, so dass eine Scherung auftritt. Das führt zu einer Dehnung des Meeres­bodens und den tiefen Transform­­tälern. Der Magmatismus an den äußeren Ecken zu den Mittel­­ozeanischen Rücken füllt die Täler wieder auf, so dass die Bruchzonen deutlich flacher werden. Damit ist die ozeanische Kruste, die an den Ecken entsteht, die einzige Kruste im Ozean, die durch zwei­stufigen Vulkanismus gebildet wird.

Welche Auswirkungen dies auf ihre Zusammen­­setzung oder beispiels­­weise die Verteilung von Metallen in der Kruste hat, ist noch unbekannt. Da Transform­­störungen ein ganz typisches und häufiges Phänomen entlang der aktiven Platten­­grenzen in den Ozeanen sind, ist diese neue Erkenntnis ein wichtiger weiterer Beitrag zur Theorie der Platten­tektonik und damit zum Verständnis unseres Planeten. „Eigentlich war die Beobachtung offen­­sichtlich. Aber es gibt einfach noch zu wenig hoch aufgelöste Karten vom Meeres­boden, so dass es bislang niemandem aufgefallen ist“, sagt Greve­meyer.

Geomar / JOL

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