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Grand Canyon (Quelle: GFZ)

„Schmierende“ Sedimente versetzten Kontinente in Bewegung

Die Plattentektonik ist ein wichtiger geologischer Prozess der Erde. Er formt ihre Oberfläche und macht sie einzigartig unter den Planeten im Sonnensystem. Wie die Plattentektonik jedoch entstand und welche Faktoren ihre Entwicklung beeinflusst haben, ist bislang umstritten. Stephan V. Sobolev vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ und der Universität Potsdam sowie Michael Brown von der University of Maryland gehen nun neue Wege bei der Lösung dieses Rätsels. In einer Studie, die im Fachjournal Nature veröffentlicht wurde, schlagen sie vor, dass die natürliche „Schmierung“ durch Ablagerungen, die aus Erosionen der Erdoberfläche stammen, entscheidend dafür waren, dass die Platentektonik in Gang gesetzt wurde und weiter fortlief.

Seit den 1960er Jahren ist bekannt, dass die Plattentektonik durch 'tiefe Mantelkonvektion' angetrieben wird, ein Prozess, der die heißere und kältere Materie in der Erde nach den Gesetzen der Thermodynamik „verrührt“. Daher sollte die Plattentektonik nach gängigem Verständnis nur von Prozessen in der 'tiefen Erde' abhängen. Ein wahrscheinlicher Kontrollmechanismus war demnach die Kühlung des Erdmantels. Stephan V. Sobolev und Michael Brown erkennen an, dass dieser Prozess wichtig ist, legen aber nahe, dass Erosionsereignisse an der Erdoberfläche für die Entwicklung der Plattentektonik mindestens ebenso wichtig waren. „Unsere Hypothese ist kontraintuitiv“, erklärt Stephan V. Sobolev vom GFZ. „Das war das Hauptproblem für uns und wir erwarten, dass es das Hauptproblem für die Wissenschaftscommunity dabei sein wird, unsere Ideen zu akzeptieren.“

Auf der Grundlage geodynamischer Modellierungen schlagen Sobolev und Brown eine Erklärung vor, nach der die Entstehung und Fortentwicklung der Plattentektonik auf der Erde durch den Anstieg der Kontinente über den Meeresspiegel und die folgenden großen Erosionsereignisse an der Oberfläche kontrolliert wurden. Bei Erosionsprozessen entstehen kontinentale Sedimente, die der 'Subduktion' als Schmiermittel dienen – einem Schlüsselprozess der Plattentektonik. Wie Motoröl, das die Reibung zwischen den beweglichen Teilen eines Motors verringert, reduzieren kontinentale Sedimente die Reibung zwischen der subduzierenden oder abtauchenden Platte und der überfahrenden Platte, so Sobolev und Brown.

Ein multidisziplinärer und skalenübergreifender Ansatz
Die Forscher testeten ihre Hypothese mithilfe bereits veröffentlichter geologischer und geochemischer Daten. Diese Daten zeigen, dass die ersten eindeutigen Beweise für die Plattentektonik von vor 2,5 bis 3 Milliarden Jahren stammen. Mehr erfahren...

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Erdölförderung im Emsland

Erdölförderung im Emsland (Foto: Wintershall Holding GmbH)