Mantelprozesse bei Blattverschiebungen

Ein EU-Team hat Blattverschiebungen und Faktoren untersucht, die deren Erdbebenzyklen beeinflussen. Die gewonnenen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass das Wechselspiel lithosphärischer Schichten die Erdbebenaktivität antreibt, während die relativen Stärken der Schichten eher unwichtig sind.

Grundlagenforschung

Die vielen tektonischen Platten der Erde gleiten in einer Kombination vertikaler und horizontaler Richtungen aneinander vorbei. Einer Blattverschiebung fehlt jegliche Abwärtskomponente - die Bewegung erfolgt rein horizontal. Das von der EU finanzierte Projekt RHEOMANTLE (Evaluation of mantle rheology in exhumed strike-slip faults) untersuchte Grenzen der Blattverschiebung. Im Einzelnen erforschte das Team jene Faktoren, welche den Zyklus von Erdbeben bei derartigen Störungen steuern. In Anbetracht der Tatsache, dass die Störungen vermutlich vollständig die Kruste passieren, untersuchten die Forscher gleichermaßen, ob die obere Kruste bzw. der obere Mantel die Verformung kontrolliert. Das Konsortium erbrachte Belege dafür, dass die Wechselwirkungen zwischen Mantel und Kruste Verformungen und mechanische Eigenschaften tektonischer Platten beeinflussen und somit den Erdbebenzyklus steuern. Das Team untersuchte tiefgehende Abschnitte der Lithosphäre an Orten mit Blattverschiebungen. Man konzentrierte sich auf Xenolithe im oberen Mantel von unterhalb der San-Andreas-Verwerfung in den Vereinigten Staaten und in tieferen Gesteinen derselben Spalte in Mexiko. Xenolithe sind Einschlüsse älteren Gesteins aus großen Tiefen, die durch Vulkanausbrüche an die Oberfläche gebracht wurden. Gesteinsproben offenbarten die verschiedenen Stärken der Gesteinsschichten in verschiedenen Tiefen, und auf welche Weise die Stärken seitlich entlang der Störung schwankten. RHEOMANTLE untersuchte außerdem Gesteine aus dem oberen Erdmantel aus der Scherzone der Bogota-Halbinsel (Neukaledonien) und der Scherzone Mavrovouni (Griechenland). Erstere bildet die Grenze zwischen zwei ozeanischen Platten, während der Ort in Griechenland eine lokalisierte Verformung der ozeanischen Lithosphäre repräsentiert. Das Team untersuchte an beiden Orten die laterale Schwankung der Stärken der Gesteine des oberen Mantels sowie jene Prozesse, die zur Tiefenzonenverformung führen. Resultate aus der San-Andreas-Verwerfung ließen erkennen, dass die Lithosphärenfestigkeit durch das gesamte Tiefenprofil hindurch konstant bleibt. Folglich dürfte die Verformung nicht von einer einzigen Lithosphärenschicht gesteuert werden. Gesteine des oberen Mantels von der Halbinsel Bogota waren wasserhaltig und zeigten eine laterale Zunahme an Festigkeit und Dehnung. Die Schwankungen verringern die Beständigkeit des Gesteins gegenüber Deformation, womit die Lokalisierung der Spannung gefördert wird. Tieferliegendes Gestein vom selben Ort war ebenso geschwächt wie Gestein von der San-Andreas-Verwerfung. Das lithosphärische Feedbackmodell des Teams erklärt die Blattverschiebungssysteme in Hinblick auf das Wechselspiel der sich verschiebenden oberen Kruste und eines fließenden oberen Mantels. Die Arbeit legte somit offen, dass die Wechselwirkung von Lithosphäreschichten und nicht deren relativen Stärken den Erdbebenzyklus antreiben können.

Schlüsselbegriffe

Blattverschiebungen, Erdbebenzyklen, lithosphärische Schichten, RHEOMANTLE, oberer Mantel, Xenolithe

Evaluation of mantle rheology in exhumed strike-slip faults

Mantelprozesse bei Blattverschiebungen

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