Geowissenschaftler haben lange über den Mechanismus gerätselt, der das tibetische Plateau erschaffen hat, aber eine neue Studie der University of Illinois zeigt, dass die Geschichte der Landschaft vor allem durch die Stärke der tektonischen Platten beeinflusst wurde, deren Kollision ihre Anhebung veranlasste. Angesichts der Tatsache, dass die Region zu den seismisch aktivsten Gebieten der Welt gehört, könnte das Verständnis der geologischen Geschichte des Plateaus den Wissenschaftlern Einblick in die moderne Erdbebenaktivität geben. Die neuen Erkenntnisse sind in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Auch aus dem Weltraum erscheint das tibetische Plateau riesig. Das massive Hochland, das durch die Konvergenz zweier Kontinentalplatten, Indien und Asien, gebildet wird, lässt andere Bergketten wie Zwerge aussehen. Die meisten anderen Gebirgszüge erscheinen wie schmale Narben, die in das Umland geritzt wurde, während das Himalaya-Plateau wie eine breite, asymmetrische Kruste aus zerklüfteten Gipfeln aussieht.
“Die asymmetrische Form und die komplexe unterirdische Struktur des tibetischen Plateaus machen seine Bildung zu einer der bedeutendsten und herausragendsten Fragen der gegenwärtigen tektonischen Forschung”, sagte Geologieprofessor der University of Illinois und Co-Autor der Studie, Lijun Liu.
Im klassischen Modell der tibetischen Plateau-Formation kollidierte eine sich schnell bewegende indische Kontinentalplatte mit der relativ stillstehenden asiatischen Platte vor etwa 50 Millionen Jahren. Die Konvergenz dürfte die Erdkruste zu dem massiven Haufen geformt haben, der heute als Himalaya-Gebirge und Tibetisches Plateau bekannt ist. Das erklärt aber nicht, warum das Plateau asymmetrisch ist, so Liu.
“Das tibetische Plateau ist nicht gleichmäßig breit”, sagte Lin Chen, Erstautor von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. “Die westliche Seite ist sehr schmal, die östliche Seite sehr breit – etwas, das viele vergangene Modelle nicht erklären konnten.” Viele dieser vergangenen Modelle haben sich auf die Oberflächengeologie der eigentlichen Plateau-Region konzentriert, sagte Liu, aber die eigentliche Story könnte weiter unten gefunden werden, wo sich die asiatischen und indischen Platten treffen.
“Es gibt eine große Veränderung in der Topographie auf dem Plateau, oder der asiatischen Platte, während die Landschaft und die Bewegungsgeschwindigkeit der indischen Platte entlang der Kollisionszone im Wesentlichen von West nach Ost die gleichen sind”, sagte Liu. “Warum unterscheidet sich die asiatische Platte so sehr?”
Eine topographische Karte der Gegend um das tibetische Plateau, links, und die Kartenansicht des zusammengesetzten starken und schwachen asiatischen Plattenmodells, rechts. Das Kompositplatten-Festigkeitsmodell – mit der asiatischen Platte, die im Westen (Tarim-Becken) stärker und im Osten schwächer ist, führt zu einer Topographie, die der heutigen ähnlich ist. (Bild: Lin Chen, University of Illinois)
Um diese Frage zu beantworten, beobachteten Liu und seine Co-Autoren, was passiert, wenn tektonische Platten aus Gesteinen unterschiedlicher Stärken kollidieren. Eine Reihe von 3D-Computer-Kontinental-Kollisionsmodellen wurde verwendet, um diese Idee zu testen.
“Wir sahen uns zwei Szenarien an – im ersten Szenario war die asiatische Platte schwach und im zweiten stark”, sagte Liu. “Wir haben die eingehende indische Platte in beiden Modellen gleich mächtig gehalten.”
Als die Forscher die Modelle laufen ließen, fanden sie heraus, dass eine starke asiatische Platte zu einem schmalen Plateau führte. Das schwache asiatische Plattenmodell produzierte ein breites Plateau, wie es heute beobachtet werden kann.
“Wir überprüften dann ein drittes Szenario, das eine Kombination der starken und schwachen asiatischen Plattenmodelle ist”, sagte Liu. “Eine asiatische Platte mit einer starken westlichen Seite und einer schwachen Ostseite führt zu einer Orientierung, die dem, was wir heute sehen, sehr ähnlich ist.”
Dieses Modell, hilft auch – neben der Vorhersage der Oberflächentopographie – einige der komplexen unterirdischen Strukturen zu erklären, die mit seismischen Beobachtungstechniken beobachtet wurden.
“Es ist spannend zu sehen, dass solch ein einfaches Modell dem so nahe kommt, was wir heute in der Realität beobachten können.”, sagte Liu. “Die Lage der modernen Erdbebenaktivität und der Plattenbewegung entspricht dem, was wir mit dem Modell voraussagen.”
Veröffentlichung: Lin Chen, Fabio A. Capitanio, Lijun Liu, Taras V. Gerya. Crustal rheology controls on the Tibetan plateau formation during India-Asia convergence. Nature Communications, 2017; 8: 15992 DOI: 10.1038/ncomms15992
Quelle: off. Pn der University of Illinois
Pia Gaupels
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