"Verborgene Kraft", die die Kontinente ansteigen lässt, von Forschern aus Southampton aufgedeckt

Das Geheimnis, warum der stabilste Teil der Kontinente tatsächlich angehoben wird, ist gelüftet. Es hat mit einer zugrunde liegenden geologischen Kraft zu tun, die auch die Diamanten von unten antreibt.

Drakensberge in Südafrika.
Drakensberg-Steilhang im südlichen Afrika. Kredit: Prof. Jean Braun, GFZ Potsdam

Forscher der Universität Southampton glauben, einer der rätselhaftesten Fragen der Strukturgeologie auf den Grund gegangen zu sein: Wie oder warum heben sich scheinbar stabile Kontinentalgebiete.

Das Ergebnis der kontinentalen Hebung und Deformation ist in einigen der eindrucksvollsten Landschaften der Erde zu sehen; viele werden dabei an die Berge der Schweiz oder Schottlands denken.

Es sind die kontrastreichen Landschaften der Steilhänge und Hochebenen , die der Landschaft eine einzigartige Dramatik verleihen:

  • Ein Steilhang ist laut Oxford Languages "ein langer, steiler Abhang, insbesondere am Rande eines Plateaus oder zur Trennung von unterschiedlich hohen Landstrichen". Ein Beispiel ist der Niagara-Steilhang in Kanada und den Vereinigten Staaten, der am Südufer des Ontariosees beginnt. Ein weiteres Beispiel ist der Drakensberg-Steilhang im Losotho-Hochland in Südafrika oder der Große Steilhang des Landes.
  • Plateaus stehen in scharfem Kontrast zu Steilhängen, da es sich um eine Hochebene mit flachem Gelände handelt. Diese auch als Hochebene oder Tafelland bezeichneten flachen Gebiete sind zwischen den Bergen des Zentralmassivs - einer Hochlandregion in Frankreich - zu finden. Es gibt auch das Zentralplateau des Great Escarpment im südafrikanischen Hochland von Lesotho.

Die Entdeckung

Das Team fand heraus, dass beim Auseinanderbrechen der Tektonik, wie es in der Theorie der Tektonik der Fall ist, starke Wellen tief in die Erde geschickt werden. Diese sind so etwas wie Schockwellen, die dazu führen, dass sich die Kontinentalplatten weiter anheben, und zwar um mehr als einen Kilometer Höhe.

Unter der Leitung der Universität Southampton wurden in der heute in Nature veröffentlichten Studie die Auswirkungen globaler tektonischer Kräfte auf die Landschaftsentwicklung über Hunderte von Millionen Jahren untersucht.

Der Hauptautor der Studie, Professor Tom Gernon vom Fachbereich Geowissenschaften an der Universität Southampton, sagte: "Wissenschaftler vermuten seit langem, dass steile, kilometerhohe topografische Merkmale, so genannte Great Escarpments - wie das klassische Beispiel, das Südafrika umgibt - entstehen, wenn Kontinente zerreißen und schließlich auseinanderbrechen."

Lesotho highlands.
Das Hochland von Lesotho im südlichen Afrika, auf dem Zentralplateau des Great Escarpment. Bildnachweis: Prof. Tom Gernon, Universität von Southampton.

"Die Erklärung, warum sich die inneren Teile der Kontinente, die weit von solchen Steilhängen entfernt sind, erheben und erodiert werden, hat sich jedoch als wesentlich schwieriger erwiesen. Hängt dieser Prozess überhaupt mit der Entstehung dieser gewaltigen Steilhänge zusammen? Kurz gesagt: Wir wussten es nicht."

Das kratonische Geheimnis

Das Rätsel lag vor allem in dem, was als die stabilste Form der Kontinente gilt - den Kratonen. Diese sind definiert als ein zusammenhängender Bereich der kontinentalen Erdkruste, der langfristig stabil geblieben ist und sich im Laufe der Zeit kaum verformt hat. Ein Blick auf die UNESCO-Welterbestätte Eastern Dharwar Craton in Indien.

Anstatt wie erwartet statisch zu sein, bewegen sich die Kratone vertikal nach oben, selbst wenn sie sehr weit von den Rändern der Kontinente entfernt sind, an denen die Kontinentaltektonik aufbricht. Die Forscher in Southampton haben eine Erklärung dafür gefunden, warum dies geschieht.

Associate Professor Steve Jones von der Universität Birmingham erklärt: "Wir haben hier ein überzeugendes Argument dafür, dass Rifting unter bestimmten Umständen direkt langlebige Konvektionszellen im oberen Kontinentalmantel erzeugen kann, und dass diese durch Rifting ausgelösten Konvektionssysteme tiefgreifende Auswirkungen auf die Topographie der Erdoberfläche, Erosion, Sedimentation und die Verteilung natürlicher Ressourcen haben."

Die gleichen Prozesse in der Tiefe der Erde, die die Hebung der Kontinente nach ihrem Auseinanderbrechen vorantreiben, bestimmen auch die Prozesse, die Diamanten aus dem Erdinneren hervorbringen.

In der Schlussfolgerung des Teams wurde erörtert, dass dieselbe Aktivität des Erdmantels, die dazu führen kann , dass Diamanten aus dem tiefen Erdinneren aufsteigen, auch zur Gestaltung dieser Landschaften beiträgt. Prof. Gernon gab auch Denkanstöße zu der Frage, wie sich die Veränderung des "Kerns der Kontinente" auch auf die Umwelt und das Klima auswirkt, wo weitere wissenschaftliche Fragen gestellt werden könnten.

Insgesamt zeigt dieses Thema, wie aktiv das System Erde wirklich ist: Land und Kontinente sind keine statischen Gebilde aus Boden und Gesteinsschichten, sondern aktive Systeme, die von nahen und fernen Prozessen geprägt sind.

Quellenhinweis:

Coevolution of craton margins and interiors during continental break-up (2024). Nature. DOI: 10.1038/s41586-024-07717-1