Die erstmalige Beobachtung eines bedeutenden geologischen Prozesses findet derzeit vor der Küste Nordamerikas statt.
Zum ersten Mal hat ein wissenschaftliches Team das fortschreitende Zerbrechen einer tektonischen Platte während der Subduktion dokumentiert. Diese Entdeckung, ermöglicht durch fortschrittliche seismische Bildgebungsverfahren, erlaubt es erstmals, den Lebenszyklus der Kräfte zu visualisieren, die unseren Planeten formen. Das beobachtete Phänomen stellt mehrere etablierte Hypothesen über das Ende von Subduktionszonen in Frage.
Diese Studie konzentrierte sich auf die Cascadia-Region, wo die Juan-de-Fuca-Platte unter die nordamerikanische Platte abtaucht. Die Forscher verwendeten eine ausgefeilte Methode der Echolot-Seismik, vergleichbar mit einem Ultraschall der tiefen Erdschichten. Das von der National Science Foundation finanzierte Projekt CASIE21 erzeugte hochauflösende Bilder, die bisher unbekannte Brüche innerhalb der ozeanischen Platte offenbarten. Diese Daten wurden mit der präzisen Analyse der regionalen Erdbebenaktivität korreliert.
Die Subduktionszone von Cascadia, wo die Juan-de-Fuca-Platte (JdF) und die Explorer-Platte (Exp) langsam unter die nordamerikanische Platte abtauchen. Plattenfragmente lösen sich ab, während der Rest weiter bis zum nächsten Bruch abtaucht. Der beobachtete Fragmentierungsprozess
Die Analyse der seismischen Bilder zeigte massive Risse, die die ozeanische Platte durchziehen. Die Forscher identifizierten eine bedeutende vertikale Verwerfung, bei der ein Segment der Platte um etwa fünf Kilometer abgesackt ist. Diese Verformung resultiert aus einer aktiven Verwerfung, die die lithosphärische Struktur allmählich fragmentiert. Die Platte ist noch nicht vollständig gebrochen, aber der Prozess scheint nach den Beobachtungen gut im Gange zu sein.
Die seismologischen Aufzeichnungen bestätigen die Bildgebungsdaten perfekt. Entlang eines 75 Kilometer langen Risses stellten die Wissenschaftler eine ungleichmäßige Verteilung der Erdbebenaktivität fest. Einige Segmente weisen eine Restseismizität auf, während andere eine charakteristische seismische Stille zeigen. Diese Diskrepanz erklärt sich durch das unterschiedliche Fortschreiten des Bruchs in jedem Abschnitt. Die bereits abgetrennten Teile erzeugen keine Erdbeben mehr.
Die Forschung zeigt, dass das Ende der Subduktion nach einem episodischen und segmentierten Mechanismus erfolgt. Transformstörungen, diese Verwerfungen, bei denen Platten seitlich aneinander vorbeigleiten, spielen eine entscheidende Rolle in diesem Prozess. Sie wirken wie natürliche Scheren, die die Platte allmählich senkrecht zur Subduktionsachse durchtrennen. Jedes isolierte Fragment wird dann zu einer eigenständigen Mikroplatte, während die Subduktion in den benachbarten Segmenten fortschreitet.
Implikationen für das geologische Verständnis
Dieses Fragmentierungsmodell beleuchtet mehrere anhaltende geologische Rätsel. Vor der Küste Niederkaliforniens fand die Präsenz fossiler Mikroplatten, Überreste der ehemaligen Farallon-Platte, bisher nur eine unvollständige Erklärung. Der in Cascadia beobachtete Mechanismus liefert nun einen soliden interpretativen Rahmen für diese verlassenen Strukturen. Die Ähnlichkeit der Prozesse legt eine Universalität des Phänomens der segmentierten Beendigung von Subduktionszonen nahe.
Die Bildung von Mantelfenstern stellt eine direkte Folge dieses Fragmentierungsprozesses dar. Wenn sich ein Plattensegment löst, ermöglicht es dem heißeren oberen Mantel, zur Oberfläche aufzusteigen. Dieses Phänomen erzeugt eine atypische vulkanische Aktivität, deren Signatur in den geologischen Archiven zu finden ist. Die Altersabfolge der vulkanischen Gesteine in bestimmten Regionen entspricht perfekt diesem Modell der fortschreitenden Zerreißung.
Das Verständnis dieses Prozesses bietet neue Perspektiven für die Bewertung seismischer Gefahren. Obwohl das Kurzzeitrisiko für die pazifische Nordwestregion unverändert bleibt, verbessert diese Entdeckung die Modellierung komplexer seismischer Verhaltensweisen erheblich. Die Art und Weise, wie diese Risse die Ausbreitung seismischer Brüche beeinflussen, wird zu einem prioritären Forschungsfeld für Seismologen.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: Science Advances