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Die Erfassung der Geschichte von Erdbeben, die durch das Aufbrechen des Untergrunds hervorgerufen wurden, ist wichtig für die Vorhersage der seismischen Aktivität und der Entwicklung der Plattentektonik. In einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Scientific Reports veröffentlicht wurde, stellt ein Forscherteam (Linnaeus University) eine neue Mikroskalentechnik vor, mit der das Alter von Kristallen bestimmt werden kann. Diese Kristalle sind während der wiederholten Aktivität von natürlichen Gesteinsbrüchen über einen Zeitraum von Milliarden von Jahren gewachsen.
Die dramatische Energiefreisetzung eines Erdbebens entsteht, wenn sich die Gesteinssegmente durch den Zusammenstoß oder die Ausbreitung der tektonischen Platten, aus denen die Erdkruste besteht, in relativ entgegengesetzte Richtungen zueinander bewegen. Die Bewegung erfolgt entlang von Verwerfungsebenen, in denen gleichzeitig neue Mineralkristalle wachsen.
Das bis zu zwei Milliarden Jahre alte Grundgestein Skandinaviens zeigt ein ausgedehntes Netzwerk von Brüchen, die in verschiedenen Zeitabschnitten von der Frühgeschichte der skandinavischen Erdkruste bis hin zur Neuzeit entstanden sind. In Gesteinsproben, die aus Tiefenbohrungen in Schweden gewonnen wurden, zeigt die neue mikroskopische Radioisotopen-Datierung einzelner Bruchkristalle die dominierenden Bruchepisoden, die Skandinavien betreffen.
(Quelle: s. Veröffentlichung)
„Das Alter der von uns analysierten Kristalle stimmt mit mehreren unterschiedlichen Perioden ausgedehnter Gebirgsbildung überein, als die Plattengrenzen direkt an Skandinavien angrenzten. Diese zeitlichen Beschränkungen zeigen, dass unser neu entwickelter Ansatz geeignet ist, auch komplexe Bruchgvorgänge zu entschlüsseln“.
erklärt Mikael Tillberg, Doktorand an der Universität Linnaeus, Schweden, und Erstautor der Arbeit:
„Bestimmte Minerale enthalten radioaktive Elemente, bei denen bestimmte Isotope mit der Zeit zerfallen. Die Häufigkeiten dieser Isotope in winzigen Kristallen, die sich auf Bruchflächen gebildet haben, werden mit hoher Präzision und detaillierter räumlicher Auflösung vermessen“.
Thomas Zack, Universität Göteborg, Schweden, ein Co-Autor der Studie
„Der Zusammenhang zwischen Kristallwachstum und der Reibungsbewegung von Erdbeben wird durch die Identifizierung von Schlierenlinien, die sich durch die Bewegung an Bruchflächenkristallen bilden, sichergestellt. Diese mikroskopische Untersuchung geht der Altersanalyse voraus, um ein einfaches und robustes Verfahren zur Datierung von Verwerfungen zu ermöglichen“, ergänzt Henrik Drake von der Linnaeus Universität, Mitautor.
„Wiederholte Erdbebenepisoden erzeugen eine chaotische Anordnung von gebrochenem Gestein und Mineralwachstum selbst in einem einzelnen Kristall oder auf einer bestimmten Bruchfläche. Mit unserer Methodik können diese Sequenzen aufgelöst und die mikroskaligen Mechanismen, die beim Bruch auftreten, mit kontinentalen plattentektonischen Kräften verknüpft werden. Dies ermöglicht die Rekonstruktion von geologischen Modellen für verschiedene Anwendungen wie Seismik und Infrastrukturtechnik“.
fasst Mikael Tillberg die Bedeutung und mögliche zukünftige Anwendungen dieser Technik zusammen.
Veröffentlichung: Tillberg, M., Drake, H., Zack, T. et al.In situ Rb-Sr dating of slickenfibres in deep crystalline basement faults. Sci Rep10, 562 (2020) doi:10.1038/s41598-019-57262-5
Quelle: off. Pm des Schwedischen Forschungsrates – The Swedish Research Council
Pia Gaupels
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