Feste Erde

4.1 Das Prinzip der Transformstörungen

Video: Das Prinzip der Transformstörungen

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Eingangsbild: San-Andreas-Störung ca. 25 km WNW von Maricopa, Nevada, USA. Blick Richtung NW. (Foto: pixabay).

Kapitel 4.1

Das Prinzip der Transformstörungen

Transformstörungen sind Blattverschiebungen, an denen sich zwei Blöcke aneinander vorbeibewegen, wie z.B. in der San-Andreas-Störung. Es ist also weder eine Abschiebung, die wir bei einem Grabenbruch erwarten, noch eine Auf- oder Überschiebung, wie sie in Kollisionszonen vorkommen, also z.B. in Subduktionszonen oder wo zwei Kontinente miteinander kollidieren. Natürlich gibt es auch in Subduktionszonen und bei Gebirgsbildungen viele Blattverschiebungen, aber die sind anders als Transformstörungen, weil sie sich nicht so klar definieren lassen wie Transformstörungen, insbesondere bezogen auf ihren Anfang und ihr Ende. Transformstörungen sind immer Bindeglieder zwischen Plattengrenzen, d.h. Anfang und Ende einer Transformstörung ist ganz klar definiert: dort, wo die aneinander vorbei gleitende Bewegung in eine divergierende oder konvergierende Bewegung umgewandelt (= transformiert) wird. Von dieser Transformation stammt der Name Transformstörung.

Abb.4.1.1: Bathymetrische Karte des Ostpazifiks (ETOPO 2008) mit den Spreizungszonen (rot), Transformstörungen (gelb) und Bruchzonen (weiß gestrichelt) am Ostpazifischen Rücken und Galápagos-Spreizungszentrum.

Auf der bathymetrischen Karte des pazifischen Ozeans (Abb. 4.1.1) sind die morphologischen Strukturen der mittelozeanischen Rücken und Tiefseerinnen über den Subduktionszonen deutlich zu erkennen. Man erkennt, dass insbesondere die mittelozeanischen Rücken immer wieder unterbrochen und versetzt sind. Genau dort befinden sich die Transformstörungen. Sie verbinden die versetzt angeordneten Rückensegmente und bilden so zusammen mit den Rückensegmenten eine durchgehende Plattengrenze. Strukturelemente, die in direkter Fortsetzung der Transformstörungen verlaufen, sind die Bruchzonen. An ihnen findet aber keine Seitenverschiebung statt, es kommt hier lediglich zu vertikalen Ausgleichsbewegungen. Hier liegt einer der am häufigsten zu beobachtenden Fehler bei der Darstellung von Transformstörungen: die Bruchzonen werden als Transformstörungen bezeichnet – sie sind es aber nicht.

Abb.4.1.2: Bathymetrische Karte des Südatlantiks (ETOPO 2008) mit den Spreizungszonen (rot), Transformstörungen (gelb) und Bruchzonen (weiß gestrichelt) am mittelatlantischen Rücken.

Im südlichen Atlantik ist die Morphologie des Ozeanbodens wesentlich stärker ausgeprägt als im Pazifik. Das hängt mit der Spreizungsgeschwindigkeit zusammen, die im Atlantik deutlich geringer ist als im Pazifik, so dass sich stärkere morphologische Unterschiede herausbilden können. Auf der Karte (Abb. 4.1.2) sieht man den oft großen Versatz der Rückensegmente, der bis über 900 km betragen kann. Sehr deutlich sind hier auch die Bruchzonen ausgeprägt, die hier ebenfalls in der Verlängerung der Transformstörungen vorkommen.

Abb.4.1.3: Öffnung des Atlantiks zwischen Südamerika und Afrika. Links: Situation kurz vor der Öffnung vor ca. 110-115 Mill. Jahren, rechts: heutige Situation; gelbe Linien: Spreizungszonen, rote Linien: Transformstörungen.

Die Länge der Transformstörungen ist von Anfang an festgelegt und ändert sich nach der Öffnung des Ozeans nicht mehr, zumindest, wenn man Transformstörungen an einer Rückenachse betrachtet. Es gibt auch andere Situationen, bei denen sich die Länge der Transformstörung ändert, das wird in einem späteren Kapitel besprochen. Wenn man die Linien der Rückenachse und der verbindenden Transformstörungen entlang der Bruchzonen an die Ränder der beiden Kontinente verschiebt, einmal nach Westen an die Küste Südamerikas und einmal nach Osten an die Küste Afrikas, kann man feststellen, dass sie eine recht gute Übereinstimmung mit den Küstenlinien aufweisen, und zwar auf beiden Seiten.

In Abb. 4.1.3 ist die Lage der beiden Kontinente Südamerika und Afrika in der mittleren Kreide auf der linken Seite der heutigen Situation auf der rechten Seite gegenübergestellt. Man kann deutlich sehen, dass der Verlauf der Rückenachse zusammen mit den Transformstörungen genau der Bruchlinie zwischen Südamerika und Afrika entspricht, wo vor 115 Millionen Jahren ein Graben einbrach.

In Abb. 4.1.4 ist eine Videoanimation gezeigt, die schematisch den Prozess des Auseinanderbrechens eines Kontinents zeigt. Ein Kontinent zerbricht an einer unregelmäßigen Bruchzone. Zuerst bildet sich ein Graben, in dem es dann schon bald nach der Öffnung zur Neubildung ozeanischer Kruste kommt, die dann einen immer breiter werdenden Ozean bildet. Die Animation zeigt, dass die Länge der Transformstörung während der ganzen Spreizungsaktivität konstant bleibt. Die Transformstörung reicht vom zentralen Riftgraben eines Rückensegmentes bis zum Riftgraben des nächsten Rückensegmentes und nicht darüber hinaus. IN der Animation sind das die drei horizontalen, lila eingefärbten Linien.

Abb.4.1.4: Animation zum Zerbrechen eines Kontinentes mit der Öffnung eines Ozeans und der Entwicklung von Transformstörungen und Bruchzonen (Meschede, unveröff., 2022).

Abb. 4.1.5: Alter der ozeanischen Kruste (Meschede, unveröff., 2022, verändert nach Frisch & Meschede, 2021)

Die Alterskarte der ozeanischen Kruste lässt den Versatz der Rückensegmente ebenfalls gut erkennen. Die magnetischen Streifenmuster entstehen immer parallel zu den Rückenachsen, so dass sie zwangsläufig mit versetzt werden.

Abb. 4.1.6: Modell einer Transformstörung zwischen zwei Rückensegmenten einer Spreizungszone (aus Frisch & Meschede, 2021)

Abb. 4.1.6 zeigt ein Modell einer Transformstörung zwischen zwei Rückensegmenten einer Spreizungszone. Die Transformstörung ist mit Anfang und Ende genau definiert: sie läuft von Transformationspunkt zu Transformationspunkt. Jenseits des Transformationspunktes laufen die Bewegungsrichtungen der beiden Platten in die gleiche Richtung, sie laufen parallel und es gibt dort keine Seitenverschiebung mehr, anders als in der Transformstörung. Diese Zonen werden als Bruchzone bezeichnet. Sie sind nicht inaktiv, denn es gibt auch dort tektonische Bewegungen. Die ist aber ausschließlich vertikal und entsteht durch das unterschiedlich schnelle Absinken der unterschiedlich alten ozeanischen Lithosphäre. In den Kapiteln 3.2 und 3.3, die sich mit der Bildung und der Alterung ozeanischer Lithosphäre befassen, wurde das Thema, dass das Durchschnittsgewicht der ozeanischen Lithosphäre mit dem Alter zunimmt und sie deswegen mehr und mehr in die Asthenosphäre absinkt bereits diskutiert. Besonders schnell ist das Absinken immer zu Beginn der Spreizung, weil durch das Abkühlen der Asthenosphäre erst viel und dann immer weniger lithosphärischer Mantel von unten an die ozeanische Lithosphäre angelegt wird. Die Höhenlagen der ozeanischen Krusten gleichen sich dementsprechend mit dem Alter an. Das ist in Abb. 4.16. durch die unterschiedlich langen Pfeile am Profil durch die Bruchzone dargestellt, hinten ist die schon etwas ältere, langsamer absinkende und vorne die jüngere, schneller absinkende ozeanische Kruste.

Das Prinzip der Transformstörungen

Geometrie der Transformstörungen (in Vorb.)