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Plattentektonik komplexer als bisher angenommen 2008
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Plattentektonik komplexer als bisher angenommen
Untersuchungen widersprechen klassischer Theorie
Die Prozesse, die sich an den Grenzen von Kontinentalplatten abspielen, sind offenbar komplexer als bisher gedacht. Darüber berichten Kieler Wissenschaftler am 27. Januar in der Onlineausgabe der internationalen Wissenschaftszeitschrift "Nature". Untersuchungen einer internationalen Forschergruppe vor der Küste Mittelamerikas zeigen, dass es beim Abtauchen des Meeresbodens unter den amerikanischen Kontinent zu bisher unerkannten Fliessrichtungen im Mantel kommt. Diese Bewegungen gibt es nicht nur quer zur Küste wie bisher geglaubt, sondern auch parallel zum aktiven Vulkanbogen entlang des Kontinents. Die neu entdeckten Bewegungen im Mantel sind möglicherweise eine Folge der Wanderung der Subduktionszone relativ zum Kontinent.

Die Erkenntnisse aus der neuen Studie erfordern eine Modifikation bisheriger geologischer Modelle, die auch als Basis für Risikoabschätzungen für Erdbeben und Vulkaneruptionen dienen. Weiterhin haben diese neuen Erkenntnisse auch eine Bedeutung für die Flüsse von klimawirksamen Gasen aus Vulkanen. Die Studie entstand unter Federführung von Wissenschaftlern eines Sonderforschungsbereichs der Universität Kiel und des Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR).

Dort wo Erdplatten aneinander stossen, kommt es häufig zu grossen Erdbeben und Vulkaneruptionen. Besonders ausgeprägt sind diese Zonen rund um den Pazifik, wo sich vor der Küste meist ein Tiefseegraben befindet, an dem die schwerere ozeanische Platte unter die leichtere kontinentale abtaucht. (Tektonische Platten)

Das dabei in grosser Tiefe freigesetzte Wasser führt zum teilweisen Schmelzen des überlagernden Erdmantels und zur Bildung von Vulkanketten an der Erdoberfläche parallel zur Küste. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 574 "Fluide und Volatile in Subduktionszonen: Klima-Rückkopplungen und Auslösemechanismen von Naturkatastrophen", der an der Kieler Christian-Albrechts Universität und am Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) angesiedelt ist, haben Wissenschaftler die Prozesse beim Abtauchen (Subduzieren) einer solchen Platte genauer untersucht. Zielgebiet war die Subduktionszone Mittelamerikas entlang der pazifischen Küste von Nicaragua bis Costa Rica.

Die Daten und Erkenntnisse von mehreren Expeditionen hinsichtlich Zusammensetzung und Alter der Vulkangesteine, wie auch der seismischen Eigenschaften des Untergrunds, ermöglichen nun den Nachweis und die quantitative Abschätzung der Fliessrate im Erdmantel unter dem Vulkanbogen.

Die Ergebnisse beweisen, dass Bewegungen im Erdmantel nicht nur parallel zu den Plattenbewegungen stattfinden. "Was uns wirklich erstaunt hat ist die Tatsache, dass es auch einen so bedeutenden Mantelfluss parallel zur Küste gibt", so SFB 574 Sprecher Prof. Dr. Kaj Hoernle vom IFM-GEOMAR.

"Die ozeanische Platte wandert etwa mit 85 mm pro Jahr auf die Küste zu, die Querströmung des Erdmantels liegt mit geschätzten 60 bis 190 mm pro Jahr in der gleichen Grössenordnung", führt Hoernle weiter aus. "Bisher wurde dies weltweit in Modellen von Subduktionszonen nicht berücksichtigt. Für die Abschätzung der Schmelzprozesse und Gasgehalte der Laven ist dies aber wichtig, denn es trägt zum globalen Verständnis der grossräumigen Transportmechanismen von Materialien in Subduktionszonen bei. Ausserdem unterstützen die neuen Erkenntnisse die Abschätzung von Flussraten klimarelevanter vulkanischer Gase zur Erdoberfläche und weiter in die Atmosphäre.

Weiterhin können die neuen Modelle helfen, die Risiken von Naturgefahren in Subduktionszonen besser bewerten zu können. Hier erleben wir nämlich die grössten und gefährlichsten Vulkaneruptionen und Erdbeben."

Der Sonderforschungsbereich 574 "Fluide und Volatile in Subduktionszonen: Klima-Rückkopplungen und Auslösemechanismen von Naturkatastrophen", der im Jahr 2001 eingerichtet wurde, hat zum Ziel, die Prozesse beim Abtauchen von Erdplatten besser zu verstehen und zu quantifizieren, um auf dieser Basis bessere Risikoabschätzungen für die damit verbundenen Naturgefahren sowie den Einfluss auf unser Klima zu ermöglichen. An der Studie, die am 27.01.08 im internationalen Wissenschaftsjournal "Nature" erscheint, waren auch Partner verschiedener Einrichtungen in den USA, Costa Rica und Nicaragua beteiligt.

Quelle: Text GEOMAR, Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, 2008
Die Wirkung der Erdstösse, welche von einer Erdplattenverschiebungen ausgelöst wurden, sind manchmal gegenläufig. Innerhalb von Sekundenbruchteilen verschieben sich die Erdschichten vorwärts und gleich wieder zurück.
Das Erdbeben in Kalifornien wurde auch von den Seismographen in Europa aufgezeichnet. Das Seismogramm wurde von der Messstation des BGR-Seismic Data Analysis Centers in Bayern (Deutschland) aufgezeichnet.
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