Magnetische Messungen erklären Verschiebungen am Meeresgrund

Wenn es darum geht, die Entwicklung der ozeanischen Erdkruste zu datieren und nachzuvollziehen, stützt man sich bei der Erforschung der Plattentektonik für gewöhnlich auf Wissen über die Zeiträume, in denen die Polarität des Erdmagnetfeldes umgekehrt war, sowie auf magnetische Anomalien. Nach vulkanischer Aktivität kühlt das zu Tage getretene Magma auf dem mittelozeanischen Rücken ab, und die Mineralien, die sich in den neu entstehenden Felsen befinden, werden magnetisiert und richten sich dem Erdmagnetfeld entsprechend aus. Diese magnetischen Spuren können deshalb als eine Art Zeitstempel der Erdkruste betrachtet werden.

Allerdings wechselte die Polarität des Erdmagnetfeldes bereits seit einigen Dutzend Millionen Jahren nicht mehr – dieser Zeitraum wird als „Superchron“ bezeichnet. Der Meeresboden weist für diesen Zeitraum daher keine auffälligen magnetischen Anomalien auf, was für die Entwicklung akkurater plattenkinematischer Modelle eine Herausforderung darstellt.

Magnetische Schwankungen deuten auf die Vergangenheit hin

Mit dem von der EU unterstützten GEOPLATE-Projekt wollte man den Ablauf der Plattenbewegungen während dieses Zeitraums untersuchen, der als „kreidezeitliches normales Superchron“ (KNS, vor rund 121 bis 83 Millionen Jahren ) bekannt ist. In dem Projekt wurde das Verhalten des Erdmagnetfelds durch Analyse ozeanischer Aufzeichnungen untersucht. Dadurch wurde das erste plattenkinematische Modell für das KNS erstellt.

Dies konnte durch einen innovativen Ansatz erzielt werden. Die Verschiebungen der Platten wurden anhand von Hinweisen, die auf frühere Fluktuationen in der Stärke des Erdmagnetfelds schließen lassen, rekonstruiert. Diese Fluktuationen hinterließen magnetische Spuren, die als winzige „Schwankungen“ beschrieben und mit magnetischen Messgeräten nachgewiesen wurden.

Die Projektergebnisse beleuchteten einige kontinentale und ozeanische Phänomene hinsichtlich der Wechselwirkung zwischen tektonischen Oberflächenplatten, Mantelkonvektion und Vorgängen des Erdmagnetfelds während des langen KNS-Zeitraums. Zum Beispiel erklären sie einige der entscheidenden Faktoren für Phänomene wie etwa den ungewöhnlich hohen Meeresspiegel in der Mitte der Kreidezeit.

Künftige Methoden zum Aufspüren von Bodenschätzen

Dank dieser neuen, in GEOPLATE entwickelten kinematischen Modelle kann besser beurteilt werden, wie sich die Geschwindigkeit der Erdkrustenentstehung und der Meeresbodenspreizung (die durch bei vulkanischer Aktivität erzeugte ozeanische Erdkruste verursacht wird) auf die Kontinentalverschiebung auswirkt und so den Ablauf der Plattenverschiebung erklären könnte, der zum Auseinanderbrechen des Superkontinents Gondwana führte. Die Analyse der magnetischen Meeresaufzeichnungen führte auch zu der Entwicklung von Altersmodellen mit einigen bemerkenswerten Ergebnissen. Zum Beispiel deuteten die GEOPLATE-Verfahren darauf hin, dass sich die älteste Teil der ozeanischen Erdkruste der Welt im östlichen Mittelmeer befindet und möglicherweise vor fast 340 Millionen Jahre entstand.

Neben einem tieferen Wissen über die Vergangenheit der Erde bietet das Projekt auch Anwendungsmöglichkeiten für die Gegenwart. Wir wissen, dass tektonische Verschiebungen großen Einfluss auf die Entwicklung der Lithosphäre, Biosphäre, Hydrosphäre, Kryosphäre und des globalen Klimas hatten. Zum Beispiel könnte GEOPLATE Forscher durch neue Einblicke in die Entstehung kontinentaler Randbecken dabei unterstützen, vielversprechende Regionen für neue Mineralien- und Kohlenwasserstoffvorkommen zu finden.