Wie Kontinente aus den Ozeanen wachsen

Neues Land aus dem Meer: Nur wenn alle Faktoren stimmen, kann sich neue kontinentale Erdkruste aus dem Ozean heben. Ein internationales Forscherteam hat den rätselhaften Übergang von ozeanischem zu kontinentalem Gestein untersucht und dabei festgestellt: Auch heute noch entsteht neue kontinentale Erdkruste, wenn ozeanische Erdplatten unter den richtigen Bedingungen zusammenstoßen, schreiben die Geologen in der Fachzeitschrift „Nature Geoscience“.

Schon ein Blick auf den Globus zeigt offensichtliche Unterschiede in der Erdkruste: Die Erde ist unterteilt in Ozeane und Kontinente. Diese unterscheiden sich aber nicht nur in ihrer Lage über oder unter dem Meeresspiegel – die kontinentale Erdkruste ist auch geologisch anders als die ozeanische, das Gestein lässt sich geochemisch unterscheiden. Wie die ozeanische Erdkruste entsteht, ist mittlerweile recht gut erforscht. Sie bildet sich an mittelozeanischen Rücken aus basaltischer Lava am Boden der Weltmeere ständig neu.

Der größte Teil der kontinentalen Kruste dagegen ist viel älter. Die Kontinente entstanden wahrscheinlich vor über 2,5 Milliarden Jahren im Zeitalter des Archaikum. Die Erde war damals noch deutlich heißer als heute, und die vulkanische Aktivität war um ein Vielfaches höher. Doch nicht alle Bereiche der kontinentalen Erdkruste sind so alt – bis in die heutige Zeit entstehen noch neue Landmassen. Allerdings war bislang unklar, ob und wie aus der basaltischen ozeanischen Kruste das weniger dichte Gestein der kontinentalen Kruste hervorgehen kann.

Vom Vulkanbogen zur Landbrücke

Geologen um Kaj Hoernle vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel haben diesen Prozess darum genauer untersucht. Die Wissenschaftler stützen sich vor allem auf Untersuchungen auf der mittelamerikanischen Landbrücke. Dieses Gebiet ist besonders interessant, weil die Verbindung zwischen Atlantik und Pazifik nach neuesten Erkenntnissen bis vor rund 13 Millionen Jahren noch offen war. Hier stoßen zwei ozeanische Erdplatten stoßen aufeinander: Die eine Platte schiebt sich, vom Pazifik her kommend, in Richtung Osten unter die andere.

Zeuge des Subduktions-Prozesses: Der Vulkan Póas in Costa Rica. © Kaj Hoernle, GEOMAR

Die absinkende Platte setzt dabei im Erdinneren Gase und Flüssigkeiten frei und wird in geringem Maße sogar aufgeschmolzen. Geologen sprechen von einer intraozeanischen Subduktionszone. Bei dieser Subduktion bildete sich zunächst ein Vulkanbogen zwischen den beiden amerikanischen Kontinenten, ähnlich den heutigen Aleuten oder den Marianen-Inseln. Über Jahrmillionen wuchs daraus schließlich eine Landbrücke zwischen Nord- und Südamerika.

Übergang im Gestein

Viele ältere Gesteine in Mittelamerika bezeugen diesen Ursprung: Sie zeigen für eine ozeanische Entstehung typische geochemische Charakteristika. Gesteine, die etwa zehn Millionen Jahre alt oder jünger sind, zeigen dagegen kontinentale Eigenschaften. Die Forscher überprüften außerdem, mit welchen Geschwindigkeiten sich seismische Wellen in dem mittelamerikanischen Gestein dieser Epoche ausbreiten. Denn auch in dieser Eigenschaft unterscheiden sich kontinentale und ozeanische Erdkruste. Die gemessenen Werte sprachen ebenfalls für einen Übergang von ozeanischer zu kontinentaler Kruste: Sie lagen zwischen den typischen Werten beider Krustenarten.

„Wie die Erde ihr heutiges Gesicht erhielt“

Diese Funde aus Mittelamerika verglichen die Geologen mit Daten aus anderen Regionen, in denen heute ozeanische Platten aufeinandertreffen. Es zeigte sich, dass die Erkenntnisse durchaus übertragbar sind: Unter anderem im Bereich der westlichen Aleuten und bei den Izu-Bonin Inseln im westlichen Pazifik stießen die Geologen ebenfalls auf Spuren junger kontinentaler Kruste.

Dies zeige, dass das Aufschmelzen von ozeanischen Erdplatten unter bestimmten Bedingungen kontinentale Erdkruste entstehen lassen kann: „Dieser Vorgang wird vermutlich auch in der Vergangenheit so abgelaufen sein“, betont Geologe Hoernle. „Die Studie liefert auch neue Erkenntnisse über die Entstehung der kontinentalen Erdkruste allgemein und erklärt damit, wie die Erde ihr heutiges Gesicht erhielt.“ (Nature Geoscience, 2015; doi: 10.1038/ngeo2392 )

(GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, 13.04.2015 – AKR)