10. Jan. 2017

Die Plattenbewegungen und das Stressfeld im Wharton-Becken im Indischer Ozean im Licht der neuen Daten.

Im Indischen Ozean hat sich 2012 eines der stärksten Erdbeben ereignet, das jemals innerhalb einer Krustenplatte gemessen wurde. Da das betreffende Gebiet unter mehr als 4000 Meter Wasser liegt, hat die Menschheit wenig davon mitbekommen, doch die Wissenschaftler wurden hellhörig. Eine Gruppe um den in Paris arbeitenden Satish Singh glaubt, dass das Beben die Entstehung einer Plattengrenze markiert. In „Science Advances“ haben die Forscher ihre Ansicht näher vorgestellt.

Die Plattentektonik ist eines der Kennzeichen des Planeten Erde. Die mobile Oberfläche mit ihren Dutzenden von mehr oder weniger großen Einheiten ist der für die Erde typische Weg, die Hitze aus dem Inneren nach außen zu schaffen. Seit mindestens 3,5 Milliarden Jahren wird der planetare Energiehaushalt auf diese Art geregelt und nebenbei die Oberfläche permanent umgestaltet. Die Wissenschaftler haben heutzutage kein Problem mehr, die Plattentektonik „bei der Arbeit“ zu beobachten. Dank hochgenauem GPS können sie die Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Platten bestimmen, dank detaillierten Seismogrammen das Abtauchen ozeanischer Platten bis tief in den unteren Erdmantel verfolgen, inzwischen gelingt es sogar, die Plattenbewegungen bis weit in die Vergangenheit zurück zu simulieren. „Aber wir haben es nie geschafft, die Entstehung einer neuen Plattengrenze zu verfolgen, wir sehen immer nur das Endprodukt wie die San-Andreas-Störung oder die Nordanatolische Verwerfung“, bedauert der Seismologe Satish Singh.

Doch der Professor am französischen Institut du Physique du Globe de Paris glaubt, dass sich das mit seinem derzeitigen Lieblingsforschungsobjekt ändert. Seit 2012 hat er jedes Jahr eine Schiffsexpedition ins Wharton-Becken geleitet, ein tiefes Meeresbecken im Indischen Ozean zwischen Westaustralien und den indonesischen Inseln Sumatra und Java. „Wir denken, dass sich in diesem Gebiet eine Plattengrenze zwischen Indien und Australien entwickeln wird“, so Singh. Zurzeit liegt das Wharton-Becken mitten in der Indo-Australischen Platte, die vom Himalaya bis Neuseeland reicht. Was es für Geowissenschaftler wie Satish Singh so interessant macht, sind die häufigen schweren Erdbeben, die hier stattfinden. Am 11. April 2012 ereignete sich ein Erdstoß der Magnitude 8,6, nur wenige Stunden gefolgt von einem mit Stärke 8,2. „Das war für ein Beben mitten in einer Platte sehr, sehr stark“, so Singh, „normalerweise haben wir solche Beben nur an Plattengrenzen.“

Störungen im Wharton-Becken, die beim großen Beben 2012 reaktiviert wurden.
Bild: Science Advances/Yanfang Qin/Satish Singh
Die Plattenbewegungen und das Stressfeld im Wharton-Becken im Indischer Ozean nach traditioneller Sicht (oben) und im Licht der neuen Daten von Singh et al. (unten).
Bild: Science Advances/Yanfang Qin/Satish Singh

Seither haben Singh und Kollegen aus zahlreichen Ländern das Becken in großer Auflösung durchleuchtet. Zunächst war es nur die Region um den Bebenherd vom April 2012, doch seit dem vergangenen Jahr haben sie ihr Vermessungsgebiet auf das gesamte 900.000 Quadratkilometer große Becken ausgedehnt. „Wir wollen sehen, wie sich die Störungen von Nord nach Süd verändert haben und wie tief sie wirklich reichen“, so Singh. Gefunden haben sie ein komplexes Muster aus alten Plattengrenzen, die reaktiviert wurden, und neueren Störungen, an denen es ebenfalls rumpelt. Die Beben im Wharton-Becken sind das Resultat der langen gemeinsamen Geschichte, die die Indische und die Australische Platte miteinander verbindet. Denn die Indo-Australische Platte besteht eigentlich aus mehreren Bestandteilen, deren größte die Indische Platte rings um den Subkontinent und die Australische Platte mit dem Fünften Kontinent als Zentrum sind. Beide Einheiten waren schon zu Zeiten des Superkontinents Gondwana Nachbarn, also vor mehr als 600 Millionen Jahren.

Vor rund 110 Millionen Jahren begann Gondwanas Auflösung, vor rund 80 Millionen Jahren öffnete sich das Wharton-Becken, das die Trennung zwischen Indischer und Australischer Platte markiert. Wäre dieser Prozess ungestört vorangeschritten, hätten Satish Singh und seine Kollegen auch hier wieder die Entstehung einer Plattengrenze verpasst. Doch vor 40 Millionen Jahren kam etwas dazwischen: Indien kollidierte mit Eurasien und wurde in seiner Nordwärtsbewegung gehemmt. Das änderte das Stressfeld im Indischen Ozean und schweißte die beiden Platten zusammen. Zum Glück der Geowissenschaftler scheint die Bremswirkung mittlerweile wieder nachzulassen, denn seit rund 7,5 Millionen Jahren bewegt sich im Wharton-Becken wieder etwas. „Die alten Störungen, die zu der Zeit entstanden, als sich das Becken öffnete, wurden reaktiviert“, erklärt Singh, „vollkommen überrascht hat uns, dass es noch eine weitere Gruppe von Störungen gibt, die fast senkrecht zu den alten Störungen stehen und die wir als Scherzonen interpretieren.“

Dieses komplexe System entsteht, weil sich Indien und Australien unterschiedlich bewegen. Indien bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 40 Millimetern pro Jahr immer weiter nach Eurasien hinein. Australien hingegen schiebt sich mit 17 Millimetern pro Jahr unter Java“, so Singh. Weil sich beide Platten unterschiedlich schnell und dazu noch in verschiedene Richtungen bewegen, geraten strukturelle Schwächezonen wie die uralte Bruchzone im Wharton-Becken unter Druck. Die seismischen Analysen zeigen, dass die Störungen, an denen dieser Prozess abläuft, bis hinab in 45, 60 Kilometern Tiefe reichen, also komplett durch die Krustenplatte hindurch bis hinein in den äußersten Teil des Erdmantels.

Am Ende dieses Prozesses steht dann, so erklärt Satish Singh, eine Indische und eine Australische Platte, die sich mit Ruckeln und Hakeln aneinander vorbeischieben, etwa so, wie es in Kalifornien an der San-Andreas-Verwerfung oder in der Türkei an der Nordanatolischen Störung passiert. Das allerdings werden Satish Singh und seine Kollegen nicht mehr erleben. Dieser Prozess wird erst in Millionen Jahren beendet sein.