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Berge und Ozeane werden dabei zu minimalen Unebenheiten auf der Erdoberfläche.
Die
zähflüssige Masse des Erdmantels wird meistens als Magma (griech.=
gekneteter Teig) bezeichnet. In einer Tiefe von gegen 3000 km gehen
die Magmaschichten in den Erdkern über, dessen innerster Teil
oft auch Granum genannt wird.
Die Magmaschichten bestehen hauptsächlich aus Silicium und Magnesium - und man spricht darum von den Sima-Schichten.
Die
Strömungen im glasigen Sima - so langsam sie auch sein mögen -
wirken formend auf Sial und kristallines Sima ein.
Das Sima ist fast 400mal härter als Stuhl bei normaler Temperatur, vermag aber doch wie eine zähe Flüssigkeit zu fluten.
Die äussere Hülle der Erde besteht aus ozeanischer und kontinentaler Erdkruste. Allerdings ist bis heute nicht genau geklärt, wann und wie sich die kontinentalen Krustenteile gebildet haben. Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel hatt in den Meeren Prozesse entdeckt, die zur Entstehung kontinentaler Kruste führen. Diese Prozesse haben das Leben und das Klima auf der Erde stark beeinflusst - auch in jüngerer geologischer Vergangenheit.
Rein äusserlich ist die Erde bekanntermassen in Ozeane und Kontinente unterteilt. Diese Unterteilung setzt sich auch unter der Oberfläche fort: Die kontinentale Erdkruste unterscheidet sich geologisch deutlich von der ozeanischen. Die Entstehung ozeanischer Kruste ist mittlerweile verhältnismässig gut erforscht, denn der Prozess findet laufend an Mittelozeanischen Rücken am Boden der Weltmeere statt. Der grösste Teil der kontinentalen Kruste wurde dagegen wahrscheinlich vor rund 2,5 Milliarden Jahren im Erdzeitalter des Archaikum gebildet. Damals war die Erde deutlich heisser als heute und die vulkanische Aktivität um ein Vielfaches erhöht.
In einer Studie, die in der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience erschienen ist, zeigen Forscher aus den USA, aus Kanada und vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel jedoch, dass kontinentale Kruste bis in die Gegenwart hinein neu geschaffen wird - und unter welchen Bedingungen dies geschieht.
Die beteiligten Forscher stützen sich vor allem auf Untersuchungen auf der mittelamerikanischen Landbrücke. Das Gebiet ist besonders interessant, weil die Verbindung zwischen Atlantik und Pazifik bis vor fünf Millionen Jahren noch offen war. Zwei ozeanische Erdplatten stossen hier aufeinander. Die eine, die sich aus dem Pazifik Richtung Osten bewegte, schiebt sich unter die andere, setzt im Erdinneren Gase und Flüssigkeiten frei und wird in geringem Masse sogar aufgeschmolzen. Fachleute sprechen von einer intraozeanischen Subduktionszone. Infolge der Subduktion bildete sich ein Vulkanbogen ähnlich den heutigen Aleuten oder den Marianen-Inseln. Erst über Jahrmillionen wuchs eine Landbrücke zwischen Nord-und Südamerika.
Tatsächlich weisen viele ältere Gesteine in Mittelamerika geochemische Charakteristika auf, die für eine ozeanische Entstehung typisch sind. Gesteine, die etwa zehn Millionen Jahre alt oder jünger sind, zeigen kontinentale Eigenschaften. Zusätzlich zu ihren Analysen überprüften die Forscher, mit welchen Geschwindigkeiten sich seismische Wellen in dem mittelamerikanischen Gestein dieser Epoche ausbreiten. Die Werte lagen zwischen denen typischer kontinentaler und ozeanischer Erdkruste.
Den Ursprung der Veränderung konnten die Autoren im Bereich der heutigen Galapagos-Inseln ausmachen. Dort herrschte zeitweise erhöhte vulkanische Aktivität. Das Material, das dieser Vulkanismus hervorbrachte, erreichte im Zuge der Plattenbewegungen vor rund zehn Millionen Jahren die mittelamerikanische Subduktionszone und scheint die chemische Zusammensetzung hin zu kontinentalen Charakteristika verändert zu haben.
In einem weiteren Schritt verglichen die Wissenschaftler ihre Erkenntnisse aus Mittelamerika mit Daten aus anderen Regionen, in denen heute ozeanische Platten aufeinandertreffen. Dabei fanden sie heraus, dass unter anderem im Bereich der westlichen Aleuten und bei den Izu-Bonin Inseln im westlichen Pazifik Spuren junger kontinentaler Kruste zu finden sind. Insgesamt zeigt die Studie, dass das Aufschmelzen von ozeanischen Erdplatten unter bestimmten Bedingungen zu Entstehung kontinentaler Kruste führt. "Dieser Vorgang wird vermutlich auch in der Vergangenheit so abgelaufen sein", betont Geologe Prof. Dr. Kaj Hoernle vom GEOMAR.
Gleichzeitig wirft die Studie Fragen über die globalen Auswirkungen dieser Prozesse auf. So hat die Bildung der mittelamerikanischen Landbrücke den Wasseraustausch zwischen Atlantik und Pazifik unterbrochen. Hierdurch wurden das Erdklima beeinflusst, marine Lebensräume getrennt und gleichzeitig zwei kontinentale Lebensräume verbunden.
Originalarbeit:
Gazel, E., J. L. Hayes, K. Hoernle, P. Kelemen, E. Everson, W. S. Holbrook, F. Hauff, P. van den Bogaard, E. A. Vance, S. Chu, A. J. Calvert, M. J. Carr, G. M. Yogodzinski (2015): Continental crust generated in oceanic arcs. Nature Geoscience 8, 321–327,