Wodurch ändern tektonischen Platten plötzlich ihre Richtung oder ihr Tempo? Diese Frage könnten US-Forscher jetzt geklärt haben. Demnach könnte ein Abbrechen abtauchender Erdplatten an diesen abrupten Bewegungen schuld sein. Dies geschieht offenbar immer dann, ein dicker Krustenpfropf und eine Schwächezone an einer Subduktionszone zusammentreffen, wie sie im Fachmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences“ erklären.
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Der gängigen Theorie nach werden die tektonischen Platten bewegt, weil sie von den Strömungen im zähflüssigen Erdmantel quasi mitgezogen werden. Vor allem das langsame Absinken von Platten entlang der Subduktionszonen sorgt für den Sog, der die Kontinente im Laufe der Zeit umherdriften lässt. Doch es gibt auch schnellere Plattenbewegungen, die nicht durch diesen Sog erklärbar sind.
Abbruch beim Abtauchen?
In diesen Fällen verändert sich das Tempo oder die Richtung einer Platte relativ plötzlich im Laufe von nur wenigen Millionen Jahren – und damit zehn bis hundertmal so schnell wie die üblichen Prozesse. „Wir haben uns gefragt, wie und warum die Platten im Laufe der Zeit ihre Richtung verändern“, erklärt Studienleiter David Bercovici von der Yale University in New Haven.
Eine Erklärung wäre, dass der an einer Subduktionszone in die Tiefe gedrückte Teil einer Erdplatte plötzlich abbricht und so auch den Sog auf den Rest verändert. Um zu überprüfen, unter welchen Bedingungen dies geschieht, entwickelten die Forscher ein physikalisches Modell der Subduktion. Dieses demonstriert, dass zwei Faktoren dazu beitragen könnten, einen Plattenteil abbrechen zu lassen.
Ein dicker Pfropf und schwächelnde Mineralien
Der erste Auslöser ist die Subduktion eines besonders dicken, wenig dichten Krustenteils. Wenn ein Stück dicke kontinentale Kruste oder ein Teil eines dicken Meeresplateaus oder unterseeischen Gebirges die Plattengrenze erreicht, kann es nicht so einfach und reibungslos in die Tiefe gedrückt werden. Als Folge bildet diese zu dicke Platten eine Art Pfropfen – sie verstopft die Subduktionszone und sorgt so für eine Art Stau. Das allein allerdings reicht nicht aus, um einen Plattenbruch zu provozieren, wie Bercovici und seine Kollegen herausfanden. Es biegt die Platte nur um und erzeugt eine Art Knick.
Das Abbrechen geschieht jedoch erst, wenn es eine Schwächezone in dem gebogenen und gedehnten Teil der Platte gibt. Unter der Belastung beginnen dort die Mineralkörner im Plattenmaterial zu schrumpfen. „Das schwächt die Platte sehr schnell, während sie weiter gedehnt wird“, erklären die Forscher. Schließlich kommt es zum, Bruch und als Folge kann die Restplatte relativ plötzlich – nach geologischen Maßstäben – in die Höhe schnellen oder sich zur Seite drehen.
„Diese Erkenntnis hilft uns dabei, zu verstehen, wie sich die tektonischen Platten im Laufe der Erdgeschichte verändern“, sagt Bercovici. Und das sie wichtig, denn die Plattentektonik sei der Prozess, der das Gesicht und den Charakter unseres Planeten geformt habe und noch immer präge. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014; doi: 10.1073/pnas.1415473112)
(Yale University, 20.01.2015 – NPO)
