Unter der Altiplano-Hochebene verbirgt sich mehr als erwartet

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Seismologen, die untersuchen wie sich neue kontinentale Kruste bildet, haben seismische Daten, die von einem breiten Streifen der südamerikanischen Altiplano Hochebene stammen,  aus mehr als 20 Jahren zusammengesammelt und festgestellt, dass in den dortigen Prozessen weitaus mehr kontinetales Gestein gebildet wurde als bisher angenommen wurde.

„Wenn eine tektonische Platte aus ozeanischer Kruste unter eine Platte kontinentaler Kruste abtaucht, wie es unter dem Altiplano der Fall ist, dann wird Wasser mit hinuntergezogen und der Mantel teilweise aufgeschmolzen“, so Jonathan Delph, ein Postdoc  der Rice University am Fachbereich für Erd- ,Umwelt und Planetarwissenschaften,  Co-Autor der neuen Studie, die Ende August online in Scientific Reports publiziert wurde. „Die Schmelze mit der geringeren Dichte steigt auf und dann passiert eins von zwei verschiedenen Dingen: Entweder die Schmelze bleibt stecken und kristallisiert in einer Formation die man Pluton nennt oder sie gelangt durch eine vulkanische Eruption an die Oberfläche.“

Delph sagt, die Befunde legen nahe, dass gebirgsbildende Regionen wie z. B.der Altiplano viel größere Volumina an kontinentalem Gestein in viel kürzerer Zeit produzieren als bisher angenommen wurde.

Erstautor Kevin Ward, ein Postdoc-Wissenschaftler der University of Utah (Salt Lake City), führt aus: „Als wir die Menge an steckengebliebenem plutonischem Gestein mit der Menge des eruptierten vulkanischen Gesteins an der Oberfläche verglichen, erhielten wir fast ein Verhältnis von 30:1, was bedeutet, dass dreißigmal mehr Schmelze in der Kruste steckenbleibt und dort auskristallisiert als Schmelze eruptiert wird. Das ist sechsmal höher als durchschnittlich angenommen wurde. Das ist eine gigantische Menge an neuem Material was der Kruste innerhalb einer relativ kurzen Zeit hinzugefügt wird.“

Der Altiplano bedeckt einen Großteil Boliviens und Teile Perus, Argentiniens und Chiles. Die durchschnittliche Höhe beträgt fast 4000 Meter (12.000 ft) und obwohl diese Hochebene kleiner als die Tibetanische Hochebene ist, formten sie ganz verschiedene geologische Prozesse. Die gebirgsbildenden Kräfte die im Altiplano wirkten, sollen denen, die an der westlichen Küste der USA vor 50 Millionen Jahren wirkten, ähnlich gewesen sein und Delphs Meinung ist es, dass möglicherweise an den Küstenlinien der Kontinente in der Erdgeschichte ähnliche Kräfte wirkten.
Die meisten Gesteine, die die Erdkruste aufbauen, entstehen aus Teilschmelzen aus dem Mantel. Wenn die Schmelze schnell eruptiert, bildet sich Basalt, welcher die ozeanische Erdkruste aufbaut, aber es besteht noch immer die Frage wie kontinentale Kruste, die viel elastischer als die ozeanische Kruste ist, entsteht. Delph erzählt, dass er und Ward im Jahre 2016 ihre Forschungen zu diesem Thema begannen, als beide dabei waren an der University of Arizona ihre Promotion zuende zu führen. Sie verbrachten mehrere Monate damit, öffentlich zugängliche Datensätze seismischer Experimente von diversen deutschen und amerikanischen Institutionen zu kombinieren.  Seismische Wellen bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch verschiedene Gesteinstypen und indem sie verschiedene Datensätze aus einem mehr als 800 Kilometer breiten Streifen des Altiplano kombinierten, waren sie dazu in der Lage, die gesamte Erstreckung von ausgedehnten plutonischen Intrusionen, die man zuvor nur partiell erfasst hatte, zu ermessen.

Ein eindrucksvolles Beispiel für ein Relikt der Gebirgsbildung.

Über die letzten 11 Millionen Jahre haben Vulkane mehrere tausend Kubikmeilen Material über das Altiplano Hochplateau eruptiert. Ward und Delph haben das Verhältnis zwischen eruptiertem und plutonischem Material berechnet, indem sie das Volumen der Regionen in denen sich seismische Wellen extrem langsam ausbreiten, was bedeutet, dass dort Schmelze unter der Oberfläche vorliegt, mit dem Volumen von an der Oberfläche abgelagertem Gestein, welches durch vulkanische Aktivität entstand, verglichen.

„Gebirgsbildende Subduktionszonen an ozeanisch-kontinentalen Grenzzonen sindgenauso lange geläufig seitdem die  moderne Plattentektonik aktiv ist“, sagt Delph. „Unsere Ergebnisse führen zu dem Schluss, dass Prozesse, die denen in den Anden ähneln, solche die die Bildung von Superkontinenten begleiten, einen bedeutenden Beitrag zur episodischen Bildung der elastischen kontinentalen Kruste leisten.“

Quelle: off. Pn. der Rice University

Publikation: Kevin M. Ward, Jonathan R. Delph, George Zandt, Susan L. Beck, Mihai N. Ducea. Magmatic evolution of a Cordilleran flare-up and its role in the creation of silicic crust. Scientific Reports, 2017; 7 (1) DOI: 10.1038/s41598-017-09015-5

 

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