Durch das Auslösen von Explosionen und das Abhören ihres Nachhalls tief in der Erde haben Wissenschaftler das Äquivalent eines CT-Scans der Basis einer tektonischen Platte erhalten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Basis eine dünne, rutschige Schicht aufweist, die dazu beitragen kann, dass sich die Platte über eine dickflüssigere Gesteinsschicht bewegt - und möglicherweise erklärt, was die Plattentektonik antreibt.
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Die Theorie der Plattentektonik beschreibt, wie die Gesteinsplatten, aus denen die starre Erdhülle, die Lithosphäre, besteht, sich zu Strukturen wie Kontinenten, Bergen und Tiefseegräben hin und her bewegen. Die Theorie erklärt Schlüsselaspekte des Planeten, einschließlich Kontinentalverschiebung, Erdbeben und Vulkane. Aber die Theorie der Plattentektonik gibt es erst seit 50 Jahren, und die Wissenschaftler arbeiten immer noch an vielen Details.
Tim Stern von der neuseeländischen Victoria University und seine Kollegen wollten die Erdbebengefahren in der neuseeländischen Region Wellington besser verstehen. Vor einigen Jahren errichtete das Team eine Reihe von geologischen Abhörposten entlang einer Linie in Neuseeland, an der die pazifische Platte die australische Platte subtrahiert oder darunter taucht. Sie bohrten eine Reihe von Löchern entlang dieser Linie, packten die Löcher mit Sprengstoff, bedeckten die Löcher mit Kies und lösten die Explosionen nacheinander aus. Die Forscher verwendeten dann die Hörgeräte, um zu sehen, wie sich die resultierenden seismischen Wellen durch die Platte bewegten, und um ein Bild dessen zu erstellen, was sie nicht direkt sehen konnten.
Diese Karikatur zeigt die ozeanische Lithosphäre der pazifischen Platte, die unter der kontinentalen australischen Platte subtrahiert. Die Vergrößerung rechts zeigt den Kanal am Boden der Platte, durch den die Platte ungehindert gleiten kann. (Tim Stern) Die Forscher waren überrascht, dass sie mit ihren Daten etwa 62 Meilen unter der Oberfläche sehen konnten, einer Region, die die Basis der subduzierenden pazifischen Platte einschließt. Mit einer Dicke von nur 75 Kilometern war der Teller dünner als gedacht, berichtet das Team heute in Nature . Der Grenzbereich zwischen der Platte und der darunter liegenden viskosen Schicht, die als Asthenosphäre bezeichnet wird, war mit nur etwa 3.200 Fuß ebenfalls viel dünner. Unmittelbar darunter befand sich ein 6 Meilen dicker Kanal - möglicherweise mit Wasser oder geschmolzenem Gestein -, der nach Angaben der Forscher die Bewegung der Platte schmiert, ähnlich wie eine dünne Schicht geschmolzenen Wassers unter einem Skisatz einem Skifahrer das Gleiten über die Platte erleichtert Schnee.
Laut Stern haben die Ergebnisse wichtige Auswirkungen auf die Ermittlung der auf tektonische Platten einwirkenden Kräfte und auf die Bewegung der Platten. Es gibt zwei konkurrierende Theorien darüber, was die Plattenbewegung antreibt: Eine davon hält die Konvektion im tiefen Mantel, die die Plattentektonik antreibt. Die zweite Theorie besagt, dass sich die Platten aufgrund von Kräften bewegen, die an den Kanten ziehen und drücken, an denen sie sich unter ihren Nachbarn absetzen. Ein dünner, rutschiger Kanal, wie er in der neuen Studie gefunden wurde, würde die Platte vom Mantel abkoppeln, sagt Stern, was die Konvektionstheorie weniger wahrscheinlich macht.
Die Forschung kann auch ein langjähriges Geheimnis der Hawaii-Inseln erklären. Die Inselkette entstand durch einen stationären Hot Spot, an dem Magma an die Oberfläche getrieben wird. Während sich die Pazifikplatte über dem Hot Spot bewegt, bilden die Vulkankräfte neue Inseln. Irgendwie hat die Kette vor einigen Millionen Jahren einen Richtungswechsel von 30 Grad vollzogen, stellt Stern fest. Diese Wende habe Geophysiker beunruhigt, sagte er, aber eine theoretische Studie habe vorausgesagt, dass eine niedrigviskose Schicht unter der Platte die Phänomene erklären könnte - eine Schicht wie die, die gerade in Neuseeland gefunden wurde.
