Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dem Erdplattenrecycling vor Neuseeland auf der Spur

22.09.2014

Prozesse im Erdinneren sind für Wissenschaftler oft schwer zu verfolgen.

Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Geozentrums Nordbayern an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Nürnberg (FAU) und des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel konnte anhand von Proben vom Meeresboden des Pazifiks Rückschlüsse auf die Bewegung abgetauchter Erdplatten in bis zu 100 Kilometer Tiefe ziehen – und so einige Fragen rund um die Geschichte der Erdplatten nördlich von Neuseeland beantworten. Die Studie ist jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications erschienen.


Nordöstlich von Neuseeland taucht die Pazifische Platte unter die Australische Platte ab. Dabei nimmt sie auch Teile des Hikurangi-Plateaus mit in die Tiefe.

Image reproduced from the GEBCO world map, www.gebco.net

Etwa 1000 Kilometer nördlich von Neuseeland liegt die Kermadec-Inselgruppe im Pazifischen Ozean. Zu ihr gehört auch eine lange Kette dicht beieinanderstehender Unterwasservulkane. Sie alle sitzen auf dem östlichen Rand der australischen Erdplatte, die hier am sogenannten Kermadec-Graben endet. Weiter östlich schließt sich die Pazifische Erdplatte an, die sich aber mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 24 Zentimeter pro Jahr nach Westen bewegt und im Kermadec-Graben unter die Australische Platte abtaucht. Fachleute sprechen dabei von einer Subduktionszone.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Neuseeland, Australien und England sowie vom Geozentrum Nordbayern und vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel konnte jetzt nachweisen, dass Vulkanketten in Subduktionsgebieten Aufschluss über das Ausmaß abgetauchter Erdplatten geben können. Dadurch können einige Prozesse in der Subduktionszone vor Neuseeland genauer erklärt werden. Die Ergebnisse tragen außerdem dazu bei, die Plattentektonik der Erde generell besser zu verstehen und Erdbebengebiete, wie beispielsweise vor Neuseeland, besser einschätzen zu können.

„Unsere Untersuchungen zeigen, dass selbst eine 20 Kilometer dicke ozeanische Kruste verschluckt werden kann und dass diese verschluckte Kruste den Vulkanismus an der Oberfläche beeinflusst“, erläutert Co-Autor Prof. Dr. Karsten Haase, Lehrstuhl für Endogene Geodynamik am GeoZentrum Nordbayern an der FAU. Die Studie ist jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications erschienen.

Für ihre Studie haben sich die Wissenschaftler eine Besonderheit der Pazifischen Erdplatte zunutze gemacht. Sie ist nordöstlich von Neuseeland durch eine 15 bis 23 Kilometer hohe erstarrte Vulkankruste verdickt, das sogenannte Hikurangi-Plateau. Wenn die Pazifische Platte nun unter die australische Platte abtaucht, kommt es in diesem verdickten Bereich zu besonders großer Reibung.

Abtauchende Teile des Hikurangi-Plateaus zerbrechen hierbei und steigen aufgrund der dort herrschenden Druck- und Temperaturverhältnisse in den darüber liegenden Mantelkeil. Dort ist dieses Gesteinsgemisch an der Magmenentstehung der Kermadec-Vulkane beteiligt. „Dabei bleibt die besondere chemische Signatur des Hikurangi-Gesteins jedoch erhalten“, erklärt Prof. Dr. Kaj Hoernle vom GEOMAR, Co-Autor der Studie. „Wir haben Proben aus der Magmaschicht am Meeresboden mit geophysikalischen und geochemischen Methoden analysiert und konnten so ermitteln, wo und in welchem Ausmaß sich das Hikurangi-Plateau unter die Kontinentalplatte geschoben hat.“

Die Wissenschaftler konnten Spuren der für das Hikurangi-Plateau typischen Isotopenverhältnisse an mehreren Kermadec-Vulkanen auf der Australischen Kontinentalplatte über größere Distanzen nachweisen. „Das zeigt, dass das Hikurangi-Plateau in der Vergangenheit unterhalb der australischen Kontinentalplatte viel weiter nach Norden gewandert ist und ursprünglich deutlich größer war, als bislang vermutet“, sagt der Kieler Meeresgeologe Professor Hoernle. „So lässt sich über das Magma der Vulkane die Vergangenheit der Erdplatten abbilden. Die Zusammensetzung des Magmas ist sozusagen der Fingerabdruck der Quelle“, erklärt er.

Das Hikurangi-Plateau liegt ca. 3500 bzw. 5000 Kilometer von zwei weiteren großen vulkanischen Blöcken, dem Manihiki- und dem Ontong Java-Plateau entfernt. Man vermutet, dass diese Plateaus vor 120 Millionen Jahren durch einen ozeanischen Megavulkan innerhalb von wenigen Millionen Jahren entstanden sind und ein zusammenhängendes Vulkanplateau bildeten, welches ein Prozent der Erdoberfläche bedeckt hat. Durch spätere Bewegungen des Ozeanbodens ist dieses Mega-Plateau in drei Teile zerbrochen.

Die Umrisse der Plateaus lassen sich theoretisch wie Puzzleteile zusammenfügen. Allerdings fehlte bisher ein signifikantes Stück, um Hikurangi mit Manihiki und Ontong Java zu verbinden. „Da wir auch in umliegenden Gebieten Vulkane beprobten und die neuseeländischen Kollegen umfangreiche geophysikalische Daten erhoben haben, konnten wir das vermisste Stück nun quasi als Nebenprodukt dieser multidisziplinären Forschung unter den südlichen Kermadec-Vulkanen identifizieren“, sagt Dr. Folkmar Hauff, ebenfalls Geologe am GEOMAR und Co-Autor der Studie.

„Die aus dieser Studie gewonnenen Erkenntnisse stellen ein weiteres Mosaiksteinchen zum Gesamtverständnis des Systems Erde dar und haben uns ferner gezeigt, dass wir mit unseren hochpräzisen geochemischen Analyseverfahren in der Lage sind, Prozesse, die sich im tiefen Erdinneren abspielen, quasi aus der Ferne zu erkunden“, sagt Prof. Hoernle.

Originalarbeit:
Timm, C., B. Davy, K. Haase, K. A. Hoernle, I. J. Graham, E. J. de Ronde, J. Woodhead, D. Bassett, F. Hauff, N. Mortimer, H. C. Seebeck, R. J. Wysoczanski, F. Caratori-Tontini, J. A. Gamble (2014): Subduction of the oceanic Hikurangi Plateau and its impact on the Kermadec arc, Nature Communications, http://dx.doi.org/10.1038/ncomms5923

Weitere Informationen:

http://www.geomar.de Das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
http://www.gzn.uni-erlangen.de/ Das GeoZentrum Nordbayern der Friedrich Alexander Universität Erlangen-Nürnberg

Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Stärkere Belege für Abschwächung des Golfstromsystems
12.04.2018 | Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

nachricht Waldbrände in Kanada sorgen für stärkste jemals gemessene Trübung der Stratosphäre über Europa
12.04.2018 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Im Focus: Gamma-ray flashes from plasma filaments

Novel highly efficient and brilliant gamma-ray source: Based on model calculations, physicists of the Max PIanck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg propose a novel method for an efficient high-brilliance gamma-ray source. A giant collimated gamma-ray pulse is generated from the interaction of a dense ultra-relativistic electron beam with a thin solid conductor. Energetic gamma-rays are copiously produced as the electron beam splits into filaments while propagating across the conductor. The resulting gamma-ray energy and flux enable novel experiments in nuclear and fundamental physics.

The typical wavelength of light interacting with an object of the microcosm scales with the size of this object. For atoms, this ranges from visible light to...

Im Focus: Wie schwingt ein Molekül, wenn es berührt wird?

Physiker aus Regensburg, Kanazawa und Kalmar untersuchen Einfluss eines äußeren Kraftfeldes

Physiker der Universität Regensburg (Deutschland), der Kanazawa University (Japan) und der Linnaeus University in Kalmar (Schweden) haben den Einfluss eines...

Im Focus: Basler Forschern gelingt die Züchtung von Knorpel aus Stammzellen

Aus Stammzellen aus dem Knochenmark von Erwachsenen lassen sich stabile Gelenkknorpel herstellen. Diese Zellen können so gesteuert werden, dass sie molekulare Prozesse der embryonalen Entwicklung des Knorpelgewebes durchlaufen, wie Forschende des Departements Biomedizin von Universität und Universitätsspital Basel im Fachmagazin PNAS berichten.

Bestimmte mesenchymale Stamm-/Stromazellen aus dem Knochenmark von Erwachsenen gelten als äusserst viel versprechend für die Regeneration von Skelettgewebe....

Im Focus: Basel researchers succeed in cultivating cartilage from stem cells

Stable joint cartilage can be produced from adult stem cells originating from bone marrow. This is made possible by inducing specific molecular processes occurring during embryonic cartilage formation, as researchers from the University and University Hospital of Basel report in the scientific journal PNAS.

Certain mesenchymal stem/stromal cells from the bone marrow of adults are considered extremely promising for skeletal tissue regeneration. These adult stem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Mai zum 7. Mal an der Hochschule Stralsund

12.04.2018 | Veranstaltungen

Materialien erlebbar machen - MatX 2018 - Internationale Konferenz für Materialinnovationen

12.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Laser erzeugt Magnet – und radiert ihn wieder aus

18.04.2018 | Physik Astronomie

Neue Technik macht Mikro-3D-Drucker präziser

18.04.2018 | Physik Astronomie

Intelligente Bauteile für das Stromnetz der Zukunft

18.04.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics