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Zwei tiefe Risse zerreißen eine abtauchende Erdplatte unter dem Iran
Unter dem Südosten Irans scheint eine abtauchende Erdplatte gleichzeitig an zwei Stellen aufzureißen. Seismische Messungen zeigen einen nahezu horizontalen und einen senkrechten Bruch, die offenbar auf unterschiedliche Kräfte zurückgehen. Die Strukturen könnten erklären, wie sich Reste eines verschwundenen Ozeans von der kontinentalen Erdplatte lösen und warum dort stellenweise heißes Mantelmaterial aufsteigt.
Peking (China). Im Zagrosgebirge stoßen die Arabische und die Eurasische Platte aufeinander, während etwas weiter östlich noch Meeresboden in die Tiefe gleitet. Diese beiden Vorgänge sind Teil der langsamen Schließung des früheren Neotethys-Ozeans und verändern das Innere der Erde über Millionen Jahre hinweg.
Ozeanische Lithosphäre ist dichter und sinkt vergleichsweise leicht in den Erdmantel, die leichtere kontinentale Lithosphäre widersetzt sich dagegen dem Abtauchen. An der Grenze zwischen beiden Bereichen wirken dadurch unterschiedliche Zugkräfte, die eine bereits versunkene Platte zerreißen können. Wie diese Brüche im Untergrund angeordnet sind, war bislang nur unscharf bekannt.
Forscher am Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences (IGGCAS), um Prof. Ling Chen haben die Übergangsregion zwischen Zagros und Makran mit seismischen Messungen untersucht. Dazu werteten sie Aufzeichnungen aus den Jahren 2017 bis 2018 von einem Hauptprofil und fünf zusätzlichen Messlinien aus.
Aus Laufzeitunterschieden der P- und S-Wellen ferner Erdbeben errechneten sie eine dreidimensionale Karte der seismischen Geschwindigkeiten im oberen Erdmantel. Diese Tomografie macht Unterschiede in den Eigenschaften des tiefen Gesteins indirekt sichtbar, zeigt aber keine offenen Felsspalten wie an der Erdoberfläche.
Östlich der Übergangsregion reicht die abtauchende ozeanische Platte der Analyse zufolge mindestens 450 Kilometer tief in den Mantel. Im westlich gelegenen Zagros reicht die kontinentale Lithosphäre dagegen nicht tiefer als rund 300 Kilometer. Darunter liegt ein abgetrenntes Stück früheren Meeresbodens, das in den seismischen Bildern durch einen etwa 100 Kilometer großen Abstand vom darüberliegenden Kontinentalgestein getrennt erscheint.
Der westliche Bruch verläuft annähernd parallel zum früheren Tiefseegraben und erstreckt sich nach der Rekonstruktion über 300 bis 400 Kilometer. Er dürfte entstanden sein, weil die schwere ozeanische Lithosphäre weiter sank, während die leichtere kontinentale Platte an der Abtauchgrenze gebremst wurde. Die ungleiche Bewegung ließ die Gesteinsplatte in der Tiefe nahezu horizontal einreißen.
Ein zweiter Bruch folgt weiter südlich der Grenze zwischen dem Zagros-Kollisionsgebiet und dem Makran-Tiefseegraben und verläuft nahezu senkrecht durch die Lithosphäre. Seinen Ursprung führen die Modelle vor allem auf die nordwärts vorrückende Kollisionsfront zurück, die eine seitliche Plattengrenze verlängerte. Nach Schätzungen begann dieser Riss vor rund acht Millionen Jahren und breitete sich ungefähr 200 Kilometer nach Süden aus.
Entscheidend ist, dass die beiden Risse nach der Studie an verschiedenen Stellen unabhängig voneinander entstanden. Zwischen ihnen könnte noch eine Verbindung aus intakter Lithosphäre bestehen. Darauf weisen zusammenhängende Bereiche mit hohen seismischen Geschwindigkeiten hin, obwohl die räumliche Auflösung der Messungen einen weiteren schmalen Riss nicht ausschließt.
Die Brüche schaffen mögliche Wege, durch die heißes Material aus tieferen Mantelbereichen nach oben strömen kann. Das könnte zum Schmelzen von Gestein beitragen und erklären helfen, weshalb es in Teilen des südöstlichen Zagros seit dem späten Miozän besondere vulkanische Gesteine gibt. Die seismischen Anomalien sprechen für solche Prozesse, belegen den genauen Zusammenhang aber noch nicht.