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Licht in den Untergrund

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 19.06.2009 08:43

Ein Mammutunternehmen der US-Geophysiker will den Untergrund des gesamten nordamerikanischen Kontinents detailliert vermessen. Die Wissenschaftler setzen dafür ein Netz aus 400 Seismometern ein, das bei Bedarf durch 2000 weitere Stationen ergänzt werden kann. Dieses Netz soll bis 2013 den gesamten Kontinent von West nach Ost durchwandern und so ein genaues Bild liefern.

Seismometer Red Bluff, KalifornienDer Zusammenstoß war heftig und endete für eine Partei mit einem kompletten Totalschaden. Vor 150 Millionen Jahren knallten die nordamerikanische Kontinentalplatte und die ozeanische Farallon-Platte frontal zusammen. Auf nordamerikanischer Seite schoben sich die Rocky Mountains als Knautschzone in Höhen von fast fünf Kilometern, doch für die Farallon-Platte ging das Zusammentreffen wesentlich übler aus. Sie wurde durch den Kontinent tief ins Erdinnere gedrückt und zerbrach darüber hinaus auch noch in mehrere Stücke. Als letzter bescheidener Rest der Farallon-Platte rennt derzeit noch die Juan-de-Fuca-Platte gegen Nordamerika an, wird dabei ins Erdinnere gedrückt und sorgt an der nördlichen Westküste der USA für höchste Erdbebengefahr und die aktivsten Vulkane des gesamten Halbkontinents.

Messstation in IdahoDie restlichen Bruchstücke der Farallon-Platte und noch viele andere Überraschungen aus dem Untergrund Nordamerikas hat USArray zutage gefördert, ein wahres Mammutunternehmen der amerikanischen Geophysik. „Es ist unsere Art des Hubble Teleskops“, erklärt Matthew Fouch, Geophysiker an der Arizona State University in Tempe. Bis zum Jahr 2013 wollen sie mit einem Netz von 400 transportablen Seismometern den Untergrund unter dem gesamten kontinentalen Teil der USA bis hinab zur Kern-Mantel-Grenze vermessen. Die Messgeräte werden in einem regelmäßigen Raster in der Erde versenkt und protokollieren dann rund zwei Jahre lang alle Wellensignale, die an ihrem Standort eintreffen. Nach dieser Zeit werden die Seismometer ausgegraben und an ihren nächsten Bestimmungsort gebracht. Die Messungen begannen an der Westküste, inzwischen hat das Netzwerk die Rocky Mountains überquert und ist in der Prärie westlich des Mississippi angekommen. 2013 sollen die Messungen in den New-England-Staaten im Nordosten der USA enden.

Einrichtung einer StationDen aktivsten Teil der USA haben die Seismometer bereits vermessen, und die Entdeckung der Farallon-Bruchstücke ist nur eine Überraschung. Zwischen diesen Resten von relativ kalter und dichter ozeanischer Kruste klaffen nämlich Lücken, durch die die heißere Materie von der Kernmantelgrenze hindurchquillt wie heißer Pudding durch ein geplatztes Glas. Eine dieser Lücken scheint genau unter den High-Lava-Plains von Oregon im Osten der Cascade-Mountains zu liegen. „Hier gab es in den vergangenen Jahrmillionen den stärksten Vulkanismus überhaupt auf der Erde“, erklärt Fouch. Reste davon sind noch nordwestlich zu sehen, die Cascade-Vulkane wie Mount Rainier oder Mount St. Helens. Unter dem ganzen Gebiet, so scheinen die Seismometer-Daten zu zeigen, wallt heiße Materie von der Kern-Mantelgrenze nach oben und heizt Mantel und Kruste drastisch auf. „Es ist keine isolierte Stelle wie unter dem Yellowstone oder auf Hawaii“, so Fouch, „sondern die ganze Region ist betroffen.“

Seismometer-Station im Grand CanyonWeiter östlich scheint es weniger bewegt, denn dort ruht der nordamerikanische Kontinent, der auch durch die Kollision mit der Farallon-Platte kaum zu beeindrucken war. Doch die Platte könnte weniger fest sein als gedacht, und damit könnte sich die Ruhe als trügerisch erweisen. Die Seismometer von USArray nähern sich inzwischen der Gegend von New Madrid in Missouri. Das 3400-Einwohner-Städtchen mitten im landwirtschaftlichen Herzland der USA am Mississippi steht für das stärkste Beben abseits der Westküste und Alaskas. Im Winter 1811/12 schwankte dort die Erde so gewaltig, dass im 1500 Kilometer entfernten Boston die Kirchenglocken läuteten. Der USGS schätzt, dass die Erdbebenserie eine Magnitude von 7,2 bis 8,1 hatte. Solche so genannten Intraplatten-Beben sind selten und dann heftig - das zeigte zuletzt das Sichuan-Beben vom 12. Mai 2008.

Installation eines SeismometerIhre Ursachen sind weit weniger offensichtlich als bei Beben an Plattengrenzen. In New Madrid scheint ein gescheiterter Graben für Unruhe zu sorgen, der sich vor über 500 Millionen Jahren mitten im nordamerikanischen Kontinent zu bilden begann. Er könnte in den nächsten 50 Jahren mit einer Wahrscheinlichkeit von sieben bis zehn Prozent für so starke Beben wie 1811 sorgen. Schwächere, aber immer noch zerstörerische Beben haben eine Wahrscheinlichkeit von 25 bis 40 Prozent. Solche Gräben stehen am Anfang einer Aufspaltung von Kontinenten - derzeit live zu besichtigen in Ostafrika, wo der ostafrikanische Graben in einigen Millionen Jahren den ostafrikanischen Zipfel vom Rest des Schwarzen Kontinents trennen wird. Aus irgendwelchen Gründen geschah das in Nordamerika nicht, sondern der Graben blieb als Schwächezone mitten im starken nordamerikanischen Kontinentkern zurück. USArray wird  bis 2011 die Zone untersuchen, „und vielleicht verrät es uns etwas darüber, wie sich Energie in einem ansonsten stabilen Kraton aufbaut“, so die Geophysikerin Suzan van der Lee von der Northwestern University in Illinois gegenüber dem „New Scientist“.

Die Geophysiker rechnen damit, dass bei ihrer intensiven Durchleuchtung des nordamerikanischen Kontinents noch weitere Schwächezonen auftauchen werden, die sich bisher nur still verhalten haben. Van der Lee hat einen weiteren Kandidaten für einen schärferen Blick an der US-Ostküste ausgemacht. Dort soll sich parallel zur Küste ein 300 Kilometer breites Paket wassergesättigten Materials bis in 660 Kilometer Tiefe ins Erdinnere hineinziehen. Van der Lee und einige Kollegen vermuten dahinter das vorderste Stück der Farallon-Platte. Es könnte in einigen Millionen Jahren einen Bruch an der amerikanischen Ostküste einleiten, wenn nämlich das in ihm gespeicherte Wasser aufsteigt und das Gestein darüber schwächt. Unter dem weiter anhaltenden Druck der westatlantischen ozeanischen Kruste könnte sich dann im derzeit ruhigen Osten Ähnliches abspielen wie an der amerikanischen Westküste.

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