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 Winzige Eisverluste an den Rändern der Antarktis können Eisverluste in weiter Ferne beschleunigen
11.12.2017 | Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

nachricht Was macht Korallen krank?
08.12.2017 | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mit Quantenmechanik zu neuen Solarzellen: Forschungspreis für Bayreuther Physikerin

12.12.2017 | Förderungen Preise

Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen

12.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen

12.12.2017 | Energie und Elektrotechnik