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Ursprung einer Platte

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 29.07.2016 10:47

Die Plattentektonik ist das Markenzeichen der Erde. Sie hält die Planetenoberfläche seit Hunderten von Millionen Jahren beweglich. Eines der statischsten Elemente im Reigen der Krustenplatten ist der Pazifische Ozean. Niederländische Tektoniker haben jetzt in „Science Advances“ ein Modell vorgestellt, das den Ursprung der Pazifischen Platte erklären kann, die den größten Teil des Ozeans ausmacht.

Die Pazifische Platte ist die größte Einheit der Plattentektonik. (Bild: Wikimedia/Alataristarion)Der Pazifik ist der größte und tiefste Ozean der Erde - und er ist ein Sonderling. „Alle Kontinente waren einmal Teil des Superkontinents Pangaea. Als der auseinanderfiel, wanderten sie in Richtung ihres heutigen Platzes und öffneten dabei Ozeane wie den Atlantik und den Indik, nur der Pazifik hat sich nie an diesem Spiel beteiligt“, erklärt die Geologin Lydian Boschman von der Universität Utrecht. Seit 750 Millionen Jahren sind der Pazifik und seine Vorläufer die stillen, weitgehend unbeeindruckten Riesen im Gefüge der irdischen Plattentektonik, um die herum die anderen Krustenplatten ihr Ballett aufführen.

Entstehung des Pazifik ist rätselhaft


Die Frage, wie das riesige Meeresbecken entstehen konnte und warum es sich so hartnäckig weigert, am Reigen der Plattentektonik teilzunehmen, ist eines der großen Rätsel für Tektoniker. Im Zentrum des Problems steht die Entstehung und Entwicklung der Pazifischen Platte, die den größten Teil des Ozeanbodens ausmacht. Sie ist mit 103 Millionen Quadratkilometer etwa so groß, wie Asien, Nord- und Südamerika und Europa zusammen und die größte der gut zwei Dutzend Krustenplatten, die die Erdoberfläche bedecken. Ihr ältester Teil bringt es auf rund 190 Millionen Jahre, entstand also zu einer Zeit, als Pangaea noch intakt und vom riesigen Panthalassischen Ozean umgeben war. „Die pazifische Meereskrustenplatte entstand als winziges Dreieck in diesem Panthalassischen Ozean“, sagt Lydian Boschman. Die Plattentektonik hat es inzwischen an einen Platz östlich des Marianengrabens transportiert.

Wachstumsschübe der Pazifischen Platte. Schräg über Australien ist das Dreieck erkennbar, das das älteste Gestein der Platte darstellt. (Bild: Science/Boschman)Das „winzige Dreieck“, mit dem alles begann, sorgt unter Geowissenschaftler für erhebliches Kopfzerbrechen. Von den drei Seiten des Dreiecks aus hat die Pazifische Platte im Lauf ihrer Entwicklung stetig an Fläche zugelegt, wie das ozeanische Platten gemeinhin tun. An Spreizungszonen werden zwei benachbarte Platten auseinandergedrängt, flüssiges Gestein steigt auf, kühlt ab und bildet dabei neue Kruste. Durch alle Ozeanbecken ziehen sich mittelozeanische Rücken, an denen sich das Konzept beobachten lässt. Das Problem bei der Pazifischen Platte ist allerdings, dass sie unter diesen Umständen nie hätte entstehen können. „Wenn sich drei dieser Spreizungszonen in einem Tripelpunkt treffen, ist das eine stabile Plattenkonfiguration, aus der heraus sich niemals eine neue Platte bilden kann“, erklärt Boschman. Im Südatlantik gibt es einen solchen Tripelpunkt bereits seit 100 Millionen Jahren, der es in dieser Zeit nicht geschafft hat, eine neue Platte zu bilden.

„Plattengeburt“ braucht Instabilität


Weil die Pazifische Platte nicht vom Himmel gefallen sein kann, schlagen Lydian Boschman und ihr Kollege Douwe van Hinsbergen eine andere Plattenkonstellation als Wiege der Pazifischen Platte vor: „Man braucht eine instabile Situation, um die Entstehung einer neuen Platte herbeizuführen“, sagt die niederländische Geowissenschaftlerin. Die kreative Instabilität wird erreicht, wenn drei sogenannte Transformstörungen aufeinander treffen. Bei dieser Störungsart rumpeln zwei Krustenplatten mehr oder weniger geschmeidig aneinander vorbei. „Das ist etwa bei der San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien so“, so Boschman. Was bei nur zwei beteiligten Platten gut geht, kippt in die Instabilität, wenn sich drei Platten treffen. „Dann kann die Situation sich in, geologisch gesehen, jedem Moment ändern“, sagt Lydian Boschman, „und eine dreieckige Lücke aufreißen, aus der die Pazifische Platte entsteht.“ Irgendwann werden die drei Krustenplatten nicht nur aneinander vorbei sondern buchstäblich auseinandergezogen, und in ihrer Mitte tut sich die Dreieckslücke auf. Als das vor 190 Millionen Jahren geschah, drang flüssiges Gestein aus der Tiefe empor und die Pazifische Platte entstand.

Schaubild zur Entstehung der Pazifischen Platte vor 190 Millionen Jahren. (Bild: Science/Lydian Boschman)

Schaubild zur Entstehung der Pazifischen Platte vor 190 Millionen Jahren. Am Treffpunkt der Phoenix-Platte (PHO) mit der Izanagi (IZA) und der Farallon-Platte (FAR) entsteht eine Lücke, die von der Pazifischen Platte gefüllt wird. (Bild: Science/Lydian Boschman)

Die Frage bleibt jedoch, wie die instabile Konstellation aus drei Transformstörungen überhaupt entstand. Es muss vorher ein stabiles System gegeben haben, das irgendwann vor etwa mehr als 190 Millionen Jahren in den instabilen Tripelpunkt aus Transformstörungen mündete. „Wir schlagen eine Kombination aus zwei Transformstörungen und einer Subduktionszone vor“, sagt Lydian Boschman. Eine solche Konstellation ist einerseits dauerhaft, weil die Subduktionszone, an der eine Platte unter einer zweiten ins Erdinnere hinabtaucht, die Konstellation stabilisiert. Sie hat aber andererseits unter bestimmten Bedingungen das Potential in die Instabilität zu kippen. Boschman und ihr Kollege haben im Modell verschiedene Bedingungen durchgespielt, und konnten tatsächlich einen Wechsel vom stabilen ins instabile System beobachten: „Eine Plattengrenze muss einen Knick haben, bei dem die Subduktionszone auf der einen Seite liegt und auf der anderen Seite eine Transformstörung“, so Boschman.

Tripelpunkt beginnt zu wandern


In diesem Fall nämlich beginnt der Treffpunkt der drei Platten aus zwei Transformstörungen und einer Subduktionszone in Richtung des Knicks zu wandern, die Subduktionszone verkürzt sich zunehmend, bis sie verschwindet und drei Transformstörungen aufeinandertreffen. Dann braucht man nur noch abwarten, bis die drei beteiligten Platten die Lücke aufreißen. „In diesem Augenblick ist dann die Pazifische Platte entstanden“, sagt Lydian Boschman, „und drängte von da an die drei anderen Platten auseinander.“ Keine dieser drei Platten existiert inzwischen mehr, von einer, der Farallon-Platte, hat man auf Seismogrammen immerhin Überreste unter dem Nordamerikanischen Kontinent entdeckt. Sie werden dafür verantwortlich gemacht, dass sich das Colorado-Plateau um rund einen Kilometer gehoben hat.