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Geologischer Reißverschluss: Krustenablösung bewegt die Apenninen
Geologisches Paradox: Die Apenninen werden in ihrem Inneren gedehnt, während ihr äußerer Rand zum Adriatischen Vorland hin zugleich gestaucht wird. Eine neue Studie führt dieses Muster auf eine wandernde Ablösefront in der Tiefe zurück, an der sich die untere Kruste vom darüberliegenden Krustenpaket löst und in den Erdmantel absinkt.
Florenz (Italien). Die Apenninen ziehen sich wie ein Rückgrat durch die italienische Halbinsel. Unter dem Gebirge wirken jedoch gegensätzliche Kräfte: Im Inneren wird die Kruste auseinandergezogen, weiter östlich wird sie zusammengeschoben. Das wirkt widersprüchlich. Zugleich konzentrieren sich viele Erdbeben in einem schmalen, wandernden Gürtel, dessen Zusammenhang mit diesen gegenläufigen Bewegungen lange umstritten war.
Früher ließ sich die Dehnung vor allem mit dem Zurückweichen der Subduktionszone und der Öffnung des Tyrrhenischen Meeres erklären. Doch dieses Hinterbecken ist seit rund zwei Millionen Jahren weitgehend inaktiv, während sich die aktive Dehnung weiter ostwärts verlagert hat und heute nur noch wenige Dutzend Kilometer von der aktiven Stauchungsfront entfernt liegt.
Forscher der Università degli Studi di Firenze (UniFi) um Stefano Tavani haben nun geodätische, seismische und geologische Daten zusammengeführt. Im Zentrum steht die Mohorovičić-Diskontinuität, kurz Moho, die Grenze zwischen Erdkruste und Erdmantel. Entlang der Apenninen zeigen die Daten über mehr als 500 Kilometer eine überlappende Anordnung der Moho unter dem Tyrrhenischen und dem adriatischen Bereich. Genau dort liegt der Schlüssel.
Nach dem Modell des Teams markiert diese Überlappung die Front einer Delamination. Dabei löst sich der dichte untere Teil der Kruste mitsamt tiefer Lithosphäre schrittweise vom leichteren oberen Krustenblock und sinkt in den Mantel. Die Ablösefront bleibt nicht ortsfest, sondern wandert als zusammenhängender Scharnierbereich in Richtung Adriaküste.
Entscheidend ist, dass sich die heutige Oberflächenverformung um dieses tiefe Scharnier ordnet. Im Gebirgsinneren beträgt die Dehnung in den ausgewerteten Bereichen rund vier Millimeter pro Jahr, während ihr in den nördlichen und zentralen Abschnitten an der vorgelagerten Front etwa zwei Millimeter Verkürzung pro Jahr gegenüberstehen. Auch kurzfristige Hebungs- und Senkungsbewegungen passen nach Angaben der Studie zu einer elastischen Durchbiegung der Kruste um die wandernde Ablösezone.
Auch die Erdbebenmechanismen folgen diesem räumlichen Muster: Hinter und oberhalb der Ablösefront zeigen die Beben überwiegend Dehnung an, vor ihr überwiegen kompressive Mechanismen. Das Team wertet deshalb die Delamination der unteren Kruste als den derzeit wichtigsten geodynamischen Antrieb für Tektonik und Seismizität der Apenninen.
Die Forscher verbinden damit zwei Phasen der Entwicklung. Seit dem späten Miozän wanderte die Dehnung vom Tyrrhenischen Hinterbecken immer weiter nach Osten. Als die Öffnung dieses Beckens vor ungefähr zwei Millionen Jahren weitgehend zum Stillstand kam, endete die Gebirgsverformung offenbar nicht, sondern verlagerte ihren Schwerpunkt auf die fortschreitende Ablösung innerhalb der Lithosphäre.
Ein einfaches elastisches Biegemodell reproduziert nach Angaben der Studie die räumliche Anordnung von Dehnung, Stauchung und kurzfristigen vertikalen Bewegungen. Es bleibt jedoch eine vereinfachte Beschreibung eines komplexen Untergrunds, dessen genaue Struktur in der tieferen Lithosphäre unter den Apenninen noch nicht vollständig geklärt ist.
Die Autoren sehen in den Apenninen damit ein Beispiel für ein spätes Stadium zurückweichender Subduktionssysteme. Wenn die Öffnung eines Hinterbeckens nachlässt, kann eine wandernde Entkopplungszone im Inneren der Lithosphäre die Verformung und Erdbebentätigkeit weiter aufrechterhalten. Die begutachtete Publikation liegt derzeit noch als frühe Onlinefassung vor und kann vor der endgültigen Version redaktionell überarbeitet werden.