Absinken des Meeresbodens vor der Küste Portugals: Bildung eines neuen Tiefseegrabens?

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Am 1. November 1755 erschütterte ein Erdbeben der Stärke 8.7 die Küstenregion Kap St. Vinzenz im Südwesten Portugals und zerstörte die Stadt Lissabon dabei vollständig. Diese seismisch ungewöhnliche starke Erschütterung und der darauffolgende Tsunami weckten das Interesse europäischer Wissenschaftler und trugen so maßgeblich zur Entwicklung der modernen Seismologie bei.

Als die Region 1969 erneut von einem Erdbeben der Stärke 7.9 heimgesucht wurde und das Epizentrum in einem relativ flachen und seismisch inaktiven Bereich der Tiefsee vor der Küste Portugals identifiziert werden konnte, widmeten sich zahlreichen Studien diesem Phänomen und es konnten wertvolle Erkenntnisse gewonnen werden, welche innerhalb der Theorie der Plattentektonik zu einer allmählichen Abkehr vom Fixismus, hin zum Mobilismus der Kontinentalplatten durch den Einfluss von Subduktionszonen, führte. Solche als Subduktionszonen bezeichneten Bereiche, an denen die ozeanische Lithosphäre des Meeresbodens in den Erdmantel abtaucht, treiben die Bewegungen der Kontinente an – und lassen über Jahrmillionen hinweg ganze Ozeane verschwinden. Doch wie und warum sie entstehen, ist bisher völlig ungeklärt.

Nun hat ein Forscherteam um den Geophysiker João Duarte von der Universität Lissabon herausgefunden, wie es in dieser Region zu solch verheerenden Erdbeben kommen konnte, obwohl vorab keinerlei bekannten, tektonische Störungen in der Nähe identifiziert wurden. Demnach legen Studien des Teams im Bereich des Epizentrums von 1969 die Existenz eines seismischen Clusters in einer Tiefe von 50 km dar. Anhand verschiedener tomographischer Modelle konnte auf Grundlage dieses Funds eine Anomalie entdeckt werden, die direkt unter dem seismischen Cluster liegt und sich bis in einer Tiefe von 250 km erstreckt. Das Forscherteam identifizierte diese Anomalie als einen Tropfen aus festem Gestein, der sich aus der ozeanischen Lithosphäre lösen konnte und nun weiter in die Tiefe hinabsinkt. Dieser lithosphärische Tropfen, ist der Ansicht Duarte nach, die Vorhut einer ganzen Erdplatte auf dem Weg in die Tiefe. Dort reiße der untere Teil des Meeresbodens ab, berichtete er auf der Jahrestagung der Europäischen Geowissenschaftsunion in Wien – und dadurch entstehe ein neuer Tiefseegraben. Dies wäre somit der erste Nachweis einer Delamination (Ablösung) von einer lithosphärischen Platte.

Erste Ergebnisse zeigen, dass unter bestimmten Umständen seismische Spannungsentladungen durch Serpentinisierungsprozesse in der ozeanischen Lithosphäre erzeugt werden, die zur Delamination der ozeanischen Lithosphäre führen können. Im vorliegenden Fall ist der Prozess aufgrund der Nähe zur Azoren-Gibraltar-Plattengrenze sehr asymmetrisch und ähnelt bekannten Modellen beginnender Subduktionen. Die Reaktivierung der Plattengrenze, sowie die beginnende Subduktion könnten, so Duarte, durch die Ablösung der Lithosphäre begünstigt worden sein.

Subduktion der ozeanischen Lithosphäre (Quelle: Wiki / MagentaGreen /  CC by 3.0)
Subduktion der ozeanischen Lithosphäre (Quelle: Wiki / MagentaGreen / CC by 3.0)

Dazu soll im Jahr 2020 eine Forschungsreise entlang der entdeckten Anomalie unter der Leitung von Pedro Terrinha, Professor der Geologie an der Universität Lissabon, durchgeführt werden, in der die Realisierung verschiedener geologischer und seismischer Studien zur Erkenntnisgewinnung über die Ursachen von beginnenenden Subduktionen geplant ist. In der Zwischenzeit setzt das Team um João Duarte seine Untersuchungen fort und forscht an besseren Visaualisierungsmethoden, um das Absinken des unteren Meeresbodens und der daraus resultierenden Bildung eines Tiefseegrabens besser verstehen und analysieren zu können. Dies wird dazu beitragen, unser Verständnis über den Ursprung von Subduktionsprozessen und der Dynamik von tektonischen Platten zukünftig zu erweitern.

Quelle:

Duarte, J. et al. (2019): Delamination of oceanic lithosphere in SW Iberia: a key for subduction initiation?
https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2019/EGU2019-6001.pdf

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