Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gigantische Jo-Jos unter den Westalpen

15.04.2011
Wenn tektonische Platten der Erdkruste aufeinanderprallen, wirken ungeheure Kräfte – Erdbeben, Vulkanismus und Tsunamis zeugen davon. Ein Geologenteam aus Bern, Canberra und Turin hat nun zum ersten Mal an Gesteinsproben aus den Westalpen bestätigt, was bisher graue Theorie war: die so genannte Jo-Jo-Subduktion.

Riesige Energien sind im Spiel, wenn sich auf dem zähflüssigen Erdmantel eine tektonische Platte unter eine andere schiebt und zum Beispiel ein Gebirge auftürmt. Was in einer solchen Subduktionszone im Erdinnern unter extremen Druck- und Temperaturbedingungen passiert, kann nicht direkt beobachtet werden.


Eine von den Forschenden datierte Gesteinsprobe: Der Quarzit wurde in etwa 60 bis 80 km Tiefe am Plattenrand gebildet. Bild: Martin Engi

Um den Prozess dennoch zu verstehen, kombinieren Forschende feldgeologische und geophysikalische Untersuchungen mit Modellrechnungen. «Bei einer Subduktion entsteht eine Art Knautschzone, in der gewisse Krustenfragmente nach oben gequetscht werden», erklärt Martin Engi, Geologe an der Universität Bern. Durch Stapelung solcher Krustenteile entstehen Gebirgskerne wie etwa in den Zentralalpen oder im Himalaya.

Engi gelang es mit einem internationalen Geologenteam nun erstmals, diese Bewegung anhand von Gesteinsproben zeitlich und räumlich detailliert zu rekonstruieren: Wie Jo-Jos werden riesige Gesteinsbrocken an Plattenrändern mehrmals nach oben und unten bewegt, schreiben die Forscher im Fachjournal «Nature Geoscience».

Weit verbreitet oder ein Ausnahmephänomen?
Mit geübtem Auge wählten die Geologinnen und Geologen in der Region zwischen Turin und dem Monte-Rosa-Massiv Gesteinsproben aus, die sie im Labor mit einer «SHRIMP»-Sonde datierten (siehe unten). Anhand der Zusammensetzung von Kristallen können die Forscher zudem die Druck- und Temperaturbedingungen rekonstruieren, unter denen diese gebildet wurden. Dies gibt Aufschluss über die Tiefe, in der ein Gestein entstanden ist, da der Druck mit der Tiefe zunimmt. «Die Quintessenz unserer Messungen ist, dass einige Gesteinsfragmente in den Westalpen zunächst in eine Tiefe von 65 Kilometern versenkt, dann innerhalb von rund 18 Millionen Jahren um 25 Kilometer hinaufgepresst und dann wieder um 20 Kilometer versenkt worden sind, bevor sie schliesslich zur Erdoberfläche transportiert wurden», hält Engi fest. Damit hat die Jo-Jo-Subduktion über einen relativ kurzen Zeitraum stattgefunden. Zum Vergleich: Ein Gebirgsgürtel bildet sich normalerweise in 50 bis 100 Millionen Jahren. Eine solche Jo-Jo-Tektonik ist bereits von einzelnen Theoretikern vorgeschlagen, bisher aber nie durch Messungen bestätigt worden.

Das Forscherteam konnte auch die Dimension der verschobenen Gesteinspakete bestimmen. «Die Brocken weisen eine Grösse von bis zu 10 mal 30 mal 50 Kilometern auf», sagt Engi. Laut dem Geologen stellt sich nun die Frage, ob die Mobilität solcher Krustenfragmente in Subduktionszonen weit verbreitet ist und bisher einfach nicht erkannt wurde, oder ob spezielle Bedingungen in den Westalpen ein Ausnahmephänomen produziert haben. Dies wird nun in weiteren Untersuchungen geklärt.

Die «Sensitive High-Resolution Ion Microprobe»-Sonde (SHRIMP)
Die Ionenmikrosonde wurde entwickelt, um stabile Altersbestimmungen von Gesteinsproben vorzunehmen. Dafür wird eine Probe im Hochvakuum mit einem Ionenstrahl beschossen. Aus einem Mini-Krater mit einem Durchmesser von 25 Tausendstel eines Millimeters verdampft so eine winzige Menge Probenmaterial zu Plasma, welches durch ein elektrisches Spannungsfeld beschleunigt und durch ein magnetisches Linsensystem gelenkt wird. Dieser Parcours ist so angelegt, dass unterschiedlich schwere Element-Formen – die Isotope – verschieden stark abgelenkt werden und separat gezählt werden können. Gewisse Isotope zerfallen über die Jahrmillionen mit unterschiedlichen Raten, womit sich aus diesen Messungen das Alter des Gesteins errechnen lässt.
Quellenangabe
Daniela Rubatto, Daniele Regis, Jörg Hermann, Katherine Boston, Martin Engi, Marco Beltrando und Sarlae R. B. McAlpine: Yo-yo subduction recorded by accessory minerals in the Italian Western Alps. Nature Geoscience, Advance Online Publication (AOP) vom 10. April 2011, doi: 10.1038/ngeo1124

Daniela Baumann | Universität Bern
Weitere Informationen:
http://www.unibe.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur
22.06.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

nachricht Ursuppe in Dosen
21.06.2017 | Universität Duisburg-Essen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften