Deformierte Kruste: Bisher galten die tektonischen Platten der Erde als steif und in sich unbeweglich. Jetzt jedoch liefern zwei US-Geologen Indizien dafür, dass die Erdplatten sich auch in sich verziehen und verbiegen. Das könnte Abweichungen in den Bewegungen der Plattengrenzen erklären und auch das Vorkommen von Intraplattenbeben – Erdstößen weit entfernt von jeder Plattengrenze.
Nach gängigen Modellen der Plattentektonik ist die Erdoberfläche in feste Platten zerteilt, die wie Eisschollen auf dem Mehr auf dem zähflüssigen, heißen Erdmantel driften. Motor für ihre Bewegung ist dabei das Aufströmen heißen Gesteinsmaterial entlang der mittelozeanischen Rücken. Dort entsteht neuer Ozeanboden, der die Ränder der ozeanischen Platten nach außen drückt. In den Subduktionszonen, den Nahtstellen dieser Platten mit der kontinentalen Kruste, werden die Plattenränder in die Tiefe gedrückt und wieder aufgeschmolzen.
Seltsame Diskrepanzen
Soweit die Theorie. Doch in der Praxis zeigen Messungen, dass einige Bewegungen entlang der Plattengrenzen allein durch diese Drift nicht zu erklären sind. Corné Kreemer von der University of Nevada in Reno und Richard Gordon von der Rice University in Houston haben daher nach einen Mechanismus gesucht, der die Diskrepanzen verursachen könnte. Dafür werteten sie die Messdaten aus, die in einem zentralen Datenzentrum von GPS-Stationen auf den tektonischen Platten der USA und der Pazifikregion gesammelt wurden und implementierten diese in numerische Modelle der Plattenbewegung.
Ungleiche Kontraktion beim Abkühlen
Die Auswertung ergab, dass einige Bereiche der Pazifischen Platte nicht nur als Ganzes wandern, sondern sich zusätzlich zusammenziehen. Diese Kontraktion führt dazu, dass sich einige Plattenbereiche stärker verkürzen als andere und sich gleichzeitig verformen. Die Wissenschaftler errechneten, dass diese Deformation und Verkürzung die Plattengrenze vor Kalifornien immerhin um rund zwei Millimeter pro Jahr nach Süden verschiebt, während andere Teile der Platte weiter im Süden fest bleiben.
Ursache für diese Deformation ist nach Angaben der Forscher die allmähliche, aber uneinheitliche Abkühlung der Platte, während sie sich vom mittelozeanischen Rücken wegbewegt. „Wir haben gezeigt, dass sich die pazifischen Platten deformiert, dass sie biegsam ist“, sagt Kreemer. „Das revolutioniert das Konzept der steifen Erdplatten.“
Erklärung für Intraplattenbeben?
Und nicht nur das: Diese neu entdeckte Kontraktion innerhalb der Erdplatten könnte auch eine Erklärung für Intraplatten-Beben liefern. Denn immer wieder entlädt sich Spannung im Untergrund auch fern der Plattengrenzen, so nahe des US-Ortes New Madrid im Jahr 1811 oder einige Starkbeben in China. Bisher können alte Verwerfungen und Schwächezonen solche Beben nur teilweise erklären.
Kreemer und Gordon vermuten nun, dass die uneinheitliche Kontraktion der Platten zu Spannungen auch fernab der Plattenränder führen kann – und so Intraplattenbeben auslöst. „Die räumliche Verteilung der in unserm Modell prognostizierten Bewegungsraten passt relativ gut mit der Verteilung der Epizentren von Intraplattenbeben zusammen“, so die Forscher.
Bisher lässt sich die relative Deformation der verschiedenen Erdplatten mittels GPS nur an wenigen Stellen nachweisen, denn die Messnetze sind zu lückenhaft, die Messungen zu ungenau. „Fast alle Messstationen im Pazifik liegen auf alten Teilen der Platte, die sich nicht mehr verformt“, sagt Kreemer. „Wir benötigen daher künftig neue GPS-Stationen in den jungen Teilen der Erdplatte, beispielsweise am Meeresboden oder auf entlegenen Inseln, um unsere Ergebnisse zu bestätigen.“ Ziel der Forscher ist es, ihre Ergebnisse so weit zu präzisieren, dass dies auch die Einschätzung von Erdbebenrisiken verbessert. (Geology, 2014; doi: 10.1130/G35874.1)
(University of Nevada / Geology, 05.11.2014 – NPO)
