Geologische Wölbungen Unterirdische Magmaströme versetzen Berge

An den Bruchstellen der Erdplatten sind Beben und Vulkanausbrüche normal. Doch auch weit entfernt von ihnen formt Gewalt aus der Tiefe die Landschaft: Gigantische Umwälzungen im Erdinneren verbeulen die Erdkruste.

ESA

Wo die Kontinentalplatten aneinander stoßen, wird es oft ungemütlich. Wer in diesen Regionen lebt - etwa an der Westküste Nord- und Südamerikas, auf Inseln im Pazifik oder in Island -, muss ständig mit Erdbeben und Vulkanausbrüche rechnen. Allerdings ist nicht immer nur das Zusammenstoßen der tektonischen Platten verantwortlich, wenn Vulkane ausbrechen oder sich Gebirge auftürmen: Auch der Druck des Erdmantels gegen die Erdkruste führt zu den dramatischen Effekten auf der Erdoberfläche.

Das haben Wissenschaftler festgestellt, als sie im Mittelmeerraum die extrem langsamen Ströme des zähflüssigen Gesteins aus dem Erdinneren hin zur Kruste maßen. Danach existiere im Grenzbereich der Kontinentalplatten ein "mobiler Gürtel", in dem Fragmente der Erdkruste unabhängig von den großen Platten umhertreiben. Mit Hilfe dieses Modells erklärt sich beispielsweise das Entstehen des Zentralmassivs in Südfrankreich, berichten die Wissenschaftler um Thorsten Becker von der University of California Los Angeles im Fachblatt "Nature".

"Das Heben und Senken der Erdoberfläche ist nicht beschränkt auf die direkte Lage an den Grenzen von Kontinentalplatten. Es existieren tektonische Aktivitäten weit davon entfernt", sagt Becker. In dem rund 2850 Kilometer dicken Erdmantel bewegen sich wärmegetrieben zähplastische Gesteinsströme zur Erdkruste und sinken wieder ab. Diese sogenannte Mantelkonvektion verursacht die Erdplatten-Verschiebung. Im Mittelmeerraum, wo die Afrikanische und Eurasische Platte aneinanderstoßen, gibt es zudem noch ein Mosaik von kleinen Platten, die sich unabhängig von den großen Platten bewegen.

3-D-Bilder vom Erdinneren

Zusammen mit Claudio Faccenna von der Universität Rom hat Becker Schichtaufnahmen der Bewegungen unter der Erdkruste im Bereich des Mittelmeerraums bearbeitet. Um die Strukturen sichtbar zu machen, werden Schallwellen zur Grenze zwischen Erdkruste und Erdmantel in rund 30 Kilometer Tiefe geschickt. Die Geschwindigkeit der Wellen im Boden ist abhängig von der Temperatur: In der heißen und dichteren Materie des Erdmantels bewegen sie sich langsamer fort als in der Erdkruste. Das Ergebnis ist eine dreidimensionale Darstellung des Erdinneren, vergleichbar mit Computertomografie-Aufnahmen in der Medizin. Die Daten wurden anschließend mit einer Software zur Strömungsanalyse weiterverarbeitet.

Laut der Untersuchung sinkt der Strom des Mantels an der Grenze einer Kontinentalplatte ab, bewegt sich aber in einiger Entfernung wieder aufwärts und drückt gegen die Erdkruste. Die dadurch hervorgerufenen Aufwerfungen und Bewegungen an der Oberfläche haben die Forscher mit Hilfe von GPS-Satellitendaten gemessen. Die langsame, aber unaufhaltsame Bewegung äußert sich durch ein sanftes Anheben von Bergen oder durch Erdbeben und Vulkanausbrüche.

Die Wissenschaftler haben zwei Regionen identifiziert, die allein durch diese unterirdischen Umwälzungen entstanden sind: das 200.000 Quadratkilometer große Meseta-Plateau in Spanien und das 85.000 Quadratkilometer große Zentralmassiv in Südfrankreich.

Mit dem Modell sollten sich auch Aufwärtsbewegungen und vulkanische Hotspots über anderen beweglichen Gürteln bestimmen lassen, schreiben die Forscher - etwa in den Nordamerikanischen Kordilleren. Zu denen gehören unter anderem die Sierra Nevada und die Rocky Mountains, die hunderte Kilometer abseits der nächstgelegenen Plattengrenze liegen, die sich an der nordamerikanischen Westküste entlangzieht. "Wir haben jetzt das Werkzeug, um die Antworten zu liefern", erklärt Becker.

mbe/ddp

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