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Veröffentlicht: 03.12.2016, 19:15 Uhr

Plattentektonik Wenn tief im Meer die Erde bebt

Was treibt die lithosphärischen Platten eigentlich auseinander? Eine amerikanische Forschergruppe ist dem Phänomen auf den Grund gegangen.

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© action press Ein Taucher zwischen den tektonischen Platten Amerikas und Eurasiens.

Seit Jahrzehnten ist die Plattentektonik die gängige Theorie zur Erklärung jener dramatischen Bewegungen in der Erdkruste, die zu zerstörerischen Erdbeben und gewaltigen Vulkanausbrüchen führen. Allerdings ist immer noch nicht klar, was eigentlich zu der langsamen Drift jener riesigen Lithosphärenplatten führt, welche die Erdkruste und die darunter liegenden obersten Schichten des Erdmantels in ständiger Bewegung hält. Eine amerikanische Forschergruppe hat nun zwei Ausbrüche submariner Vulkane im Pazifischen Ozean näher untersucht und eine mögliche Erklärung für das Phänomen gefunden.

Der Motor der plattentektonischen Bewegungen ist zweifellos ein System unendlich langsam ablaufender Konvektionsströme in den tieferen Schichten des Erdmantels. Unter den mittelozeanischen Rücken, jenen langgestreckten Ketten untermeerischer Vulkane, quillt Magma in höhere Erdschichten und dringt an vielen Stellen, beispielsweise entlang des Ostpazifischen Rückens, bis auf den Meeresboden vor. Diese untermeerischen Rücken sind gleichsam die Wiege der Platten, denn an diesen Spreizungszonen entsteht kontinuierlich neue Erdkruste, die sich dann allmählich nach beiden Seiten vom Spreizungzentrum wegbewegt.

 
Amerikanische Forscher sind dem Phänomen von Bewegungen der Erdkruste auf den Grund gegangen
 
Wenn tief im Meer die Erde bebt: Was treibt die lithosphärischen Platten eigentlich auseinander?

Umstritten ist unter Fachleuten aber schon seit langem, was genau zu diesem Auseinanderdriften der Platten führt. Ist es der Druck des aufquellenden Magmas, der die Platten auseinanderschiebt? Oder werden die Platten vielmehr auseinander gezogen? Das Gewicht der entlang der Küsten mancher Ozeane in den Subduktionszonen in den Erdmantel tauchenden Platten wäre in diesem Fall für den Zug verantwortlich.

Studie zweier Eruptionen

Warum noch eine Antwort auf diese grundlegende Frage aussteht, liegt unter anderem daran, dass es den Geologen bisher nur äußerst selten gelungen ist, eine untermeerische Vulkaneruption entlang eines mittelozeanischen Rückens zu beobachten. Wissenschaftler von der Columbia University in New York und von der University of Washington in Seattle haben nun zwei solcher Ausbrüche im Detail untersucht.

Eine Eruption ereignete sich bereits im Jahr 2005 entlang eines 35 Kilometer langen Segmentes des Ostpazifischen Rückens etwa 1100 Kilometer westlich von Mexiko. Der andere Ausbruch fand im vergangenen Jahr entlang des sogenannten Axial Seamount am Juan-de-Fuca-Rücken vor der Küste Oregons statt. Die Forscher um Yen Toe Tan werteten seismische und akustische Aufzeichnungen von submarinen Messgeräten aus, die entlang der Rücken aufgestellt worden waren. Sie setzten außerdem ein Forschungs-U-Boot ein, das wenige Wochen nach den jeweiligen Eruptionen auf dem Meeresboden Proben frischer Lava sammelte.

Magma oder Zug der Erdplatten - was ist der Auslöser?

Wie Yen Toe Tan und seine Kollegen in der Zeitschrift „Nature“ (doi: 10.1038/nature20116) berichten, brachten die mit den beiden Vulkanausbrüchen verbundenen Erdbeben die wichtigsten Hinweise auf den Ablauf der Eruptionen. Zunächst kam es nämlich zu sogenannten Dehnungsbeben, bei denen die Erdkruste entlang der Achse des mittelozeanischen Rückens aufbrach. Erst wenige Tage später zeigten sich dann in den seismischen Aufzeichnungen die charakterischen Signale vulkanischer Aktivität, nämlich langperiodische Erschütterungen, die gemeinhin mit der Bewegung von Magma in einem Vulkanschlot in Verbindung gebracht werden. Auch die chemische Analyse der Lavaproben zeigte, dass das Magma langsam und unter niedrigem Druck aus der Tiefe aufgestiegen war.

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Aus ihren detailreichen Beobachtungen ziehen die Forscher nun den Schluss, dass nicht das Magma die Erdkruste entlang der Rücken aufgebrochen hat. Vielmehr sorgten Zerrkräfte für die Dehnungsbeben, und später konnte dann Magma durch die bei den Beben entstandenen Risse und Klüfte aufsteigen. Sollten sich diese Beobachtungen bei künftigen Ausbrüchen submariner Vulkane bestätigen lassen, dann wäre wohl der Zug der Platten und nicht der Druck des aufsteigenden Magmas für das Auseinanderdriften der ozeanischen Erdkruste verantwortlich. Womit ein großes Rätsel der Geologie gelöst wäre.

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