Die Bewegung der großen tektonischen Platten und der auf ihnen liegenden Kontinente wird nicht nur durch die hitzebasierten Konvektionsprozesse im Erdmantel angetrieben, sondern wirkt auch auf diese Prozesse zurück. Dabei funktionieren die Kontinente wie eine Wärmedecke, die zu einem Hitzestau unterhalb führt, was wiederum entscheidend zum Zerbrechen großer Superkontinente beitragen kann. Dies haben jetzt Forscher in einer neuen Studie festgestellt.
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Die Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ Potsdam berichten über die Ergebnisse ihrer numerischen Modellrechnungen in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Physics of the Earth and Planetary Interiors“.
Theorie der Kontinentaldrift
Alfred Wegeners Theorie der Kontinentaldrift wurde vom Kopf auf die Füße gestellt, als in den 1950er und 60er Jahren der Antriebsmechanismus für die Verschiebung der Platten entdeckt wurde: die enorme Hitze im Erdkern und Erdmantel verursacht ein Fließen des Gesteins im Erdmantel, ähnlich wie die Bewegung warmen Wassers im Kochtopf.
Diesen durch Hitze betriebenen Massentransport nennt man Konvektion. An der Erdoberfläche sorgt dieser Prozess für die Verschiebung nicht nur der Platten, sondern auch der auf ihnen ruhenden Kontinente.
Lage der Kontinente berechnet
Bisher gab es aber kein realistisches mathematisch-physikalisches Modell zur Beschreibung der Wechselwirkung zwischen der konvektiven Bewegung im Erdmantel und den Kontinenten.
Valeriy Trubitsin, Mikhail Kaban und Markus Rothacher vom GFZ entwickelten nun ein numerisches Modell, das die derzeitige Lage der Kontinente, die aus geophysikalischen Messungen bekannten Strukturen des Erdmantels und die derzeitigen Bewegungsraten an der Erdoberfläche zugrunde legt. Daraus berechneten sie die zukünftige Lage der Kontinente in Hunderten von Millionen Jahren.
Wärmedecken mit Hitzestau
Dabei zeigte sich, dass die enorme Hitze im Erdinnern nicht zu einer durchweg chaotischen Massenbewegung im Erdmantel führt. Im Gegenteil wirken die Kontinente auf die Wärmeverteilung im Erdmantel und auf den damit verbundenen konvektiven Massenfluss zurück. Vereinfacht gesagt, wirken die Kontinente wie Wärmedecken mit Hitzestau darunter.
Es entwickelt sich nach Angaben der Wissenschaftler ein sich selbst regulierendes System, an dessen Anfang und Ende jeweils ein Superkontinent steht. Dieser bricht durch den Hitzestau auseinander, was zu einer Neuorganisation der Mantelkonvektion führt, die letztlich wieder die Bruchstücke zu einem großen Superkontinent zusammenfügt.
(idw – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, 23.01.2009 – DLO)
