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Plattentektonik : Erdbeben auf die sanfte Art

  • -Aktualisiert am

Etwa ein Fünftel der mittelozeanischen Rücken haben eine Spreizungsrate von weniger als zwei Zentimetern. Bild: D. Sandwell

Am mittelozeanischen Rücken driften vier Kontinente sanft auseinander. Der Grund ist ein Mineral. Es wirkt wie Schmierseife, so dass die Platten ohne zu ruckeln bewegen.

          Mit einer Länge von insgesamt mehr als 65.000 Kilometern sind die mittelozeanischen Rücken der längste zusammenhängende Gebirgszug auf der Erde. Diese langgestreckten, vollkommen unter der Meeresoberfläche verborgenen Rücken gelten als der Motor der Plattentektonik. Sie sind nämlich jene Spreizungszonen, entlang denen zwei benachbarte tektonische Platten auseinanderdriften. Magma aus dem Erdinneren füllt die dabei entstehenden Spalten und kann sich im Laufe der Zeit zu kilometerhohen, submarinen Gebirgen auftürmen.

          Ein typisches Beispiel für einen derartigen vulkanischen Gebirgszug ist der mittelatlantische Rücken, entlang dessen Achse sich Europa von Nordamerika im Norden und Afrika von Südamerika im Süden trennen. Auf Landkarten, welche die weltweite Verteilung von Erdbeben zeigen, treten diese Rücken besonders deutlich hervor, denn sie gehören zu den seismisch aktivsten Gebieten der Erde.

          Spreizungsrate von zehn Zentimetern

          Zum Glück liegen die meisten Rücken aber weit entfernt von jeglichen Landmassen, weshalb die dort auftretenden Spreizungsbeben nur äußerst selten zu Schäden führen. Außerdem regt der Typ dieser submarinen Beben keine Tsunamis an. Dennoch ist die Analyse jener seismischen Aktivitäten für Geologen eines der wichtigsten Hilfsmittel zur Entschlüsselung der Vorgänge entlang der mittelozeanischen Rücken. Besonders eindrucksvolle Seismogramme haben zwei Mitarbeiter des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) in Bremerhaven nun von Expeditionen zu zwei der am wenigsten erforschten untermeerischen Rücken mitgebracht. Vera Schlindwein und Florian Schmid untersuchten nämlich die sich extrem langsam spreizenden Rücken im Nordpolarmeer und im sturmgepeitschten äußersten südlichen Indischen Ozean.

          Der langgestreckte Mittelatlantische Rücken  ist ein unterhalb des Meeresspiegels liegendes Gebirge im Atlantischen Ozean, das zum erdumspannenden System der mittelozeanischen Rücken gehört. Der Mittelatlantische Rücken ist mit mehr als 20.000 Kilometern  der längste Rücken dieses über 60.000 km langen Systems.

          In einem typischen Rücken, wie dem im Atlantik, streben die beiden tektonischen Platten mit einer Geschwindigkeit von fünf bis sechs Zentimetern im Jahr auseinander. Entlang des „schnellen“ ostpazifischen Rückens beträgt die Spreizungsrate dagegen mehr als zehn Zentimeter im Jahr. In anderen Rückenzonen ist diese Bewegung dagegen mit jährlich weniger als zwei Zentimetern „ultralangsam“. Etwa ein Fünftel der mittelozeanischen Rücken gehören in diese behäbige Klasse.

          Über sie ist bisher aber recht wenig bekannt, denn die meisten ultralangsamen Rücken befinden sich in recht abgelegenen, nur selten von Forschungsschiffen besuchten Meeresgebieten. Klar ist allerdings, dass entlang dieser trägen Rücken weitaus weniger Magma aus dem Meeresboden tritt als an den schnelleren Spreizungszonen. Wegen der langsamen Bewegung der auseinanderdriftenden Kontinentalplatten hat tief in den Meeresboden eindringendes Meerwasser offenbar wesentlich mehr Zeit, das Magma zu kühlen, als an schnellen Rücken. Diese Kühlung hemmt den aktiven Vulkanismus erheblich.

          Erdbebenreiche und erdbebenfreie Zonen im Wechsel

          Die AWI-Forscher Vera Schlindwein und Florian Schmid konnten nun zeigen, dass an den ultralangsamen Rücken nicht nur der Vulkanismus stockt. Die auseinanderdriftenden tektonischen Platten entwickeln auch ihre eigene charakteristische Erdbebenaktivität. Die beiden Wissenschaftler hatten im Jahr 2012 entlang des in den stürmischen Gewässern zwischen dem Kap der Guten Hoffnung und der Antarktis gelegenen südwestindischen Rückens acht Ozeanbodenseismometer mit dem Forschungsschiff Polarstern ausgesetzt. Diese empfindlichen Sensoren arbeiteten nahezu ein Jahr lang in knapp 3000 Meter Wassertiefe völlig autonom und zeichneten dabei Hunderte Erdbeben entlang des Rückens auf. Die Ergebnisse der Messungen präsentieren die beiden Forscher nun in der Zeitschrift „Nature“.

          Geophysiker des Alfred-Wegener-Instituts setzen von Bord der Polarstern Ozeanbodenseismometer (OBS) aus. Ein Jahr lang vermessen die Geräte Erdbeben der Spreizungszone am Südwestindischen Rücken.

          Wie Schlindwein und Schmid schreiben, wechseln sich entlang des Rückens Bereiche mit zahlreichen Erdbeben und erdbebenfreie Zonen ab. Wo es keine Beben gibt, kommt es auch nicht zu Vulkanismus. Als Erklärung für dieses bisher unbekannte geologische Phänomen ziehen die beiden Wissenschaftler ebenfalls das tief in das Gestein des Meeresbodens eindringende Meerwasser heran. Es ist nämlich in der Lage, das im Magma enthaltene Gestein Peridotit in Serpentinit umzuwandeln. Dieses Mineral hat aber einen äußerst geringen Reibungswiderstand und wirkt wie geologische Schmierseife.

          Statt dass sich die Platten in den Spreizungszonen der ultralangsamen Rücken ineinander verhaken und später ruckartig als Erdbeben aufbrechen, gleiten sie scheinbar reibungsfrei aneinander vorbei, sobald Serpentinit im Spiel ist. Als Folge treten in Zonen mit hohem Serpentinit-Anteil so gut wie keine Erdbeben auf.

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