Warum sich die Victoria-Platte in Afrika dreht

Das Ostafrikanische Grabensystem (engl. East African Rift System, EARS) ist eine sich neu bildende tektonische Plattengrenze, an der der afrikanische Kontinent in mehrere Platten aufgeteilt wird. Es handelt sich jedoch dabei nicht um einen sauberen Bruch.

Das System umfasst mehrere Spaltarme und eine oder mehrere kleinere so genannte Mikroplatten. Laut GPS-Daten bewegt sich die Victoria-Mikroplatte im Gegensatz zu den anderen beteiligten Platten im Gegenuhrzeigersinn relativ zu Afrika.

Frühere Hypothesen haben nahe gelegt, dass diese Drehbewegung durch die Wechselwirkung eines Mantelplumes – ein nach oben gerichteter Strom von heißem Gestein im Erdmantel – mit dem dicken Kraton, also dem Kernbereich der Mikroplatte und dem Riftsystem angetrieben wird.

Nun aber haben Forschende des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ in Potsdam rund um Anne Glerum Hinweise gefunden, die darauf hindeuten, dass vorwiegend die Konfiguration von schwächeren und stärkeren lithosphärischen Regionen die Drehung der kontinentalen Mikroplatten und insbesondere von Victoria steuert.

Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

In der Veröffentlichung argumentieren die Forschenden, dass eine bestimmte Konfiguration von mechanisch schwächeren beweglichen Gürteln und stärkeren lithosphärischen Regionen im EARS zu gekrümmten, überlappenden Riftzweigen führt, die unter der Dehnungsbewegung der großen tektonischen Platten eine Drehbewegung auslösen. Sie haben nummerische 3D-Modelle über den Gesamtumfang des EARS erstellt, um die Lithosphäre und die Dynamik des oberen Mantels der letzten 10 Millionen Jahre zu berechnen.

„Solche großen Modelle laufen auf Hochleistungs-Computerclustern“, sagt Anne Glerum, Hauptautorin der Studie. „Wir haben die Vorhersagekraft unserer Modelle getestet, indem wir ihre Geschwindigkeitsvorhersagen mit GPS-Daten und unsere Stressvorhersagen mit der World Stress Map verglichen haben, einer globalen Zusammenstellung von Informationen über das heutige Krustenspannungsfeld, die seit 2009 gepflegt wird. Dabei zeigte sich, dass die beste Übereinstimmung mit einem Modell erzielt wurde, das die Festigkeitsverteilungen erster Ordnung der Lithosphäre der EARS so enthielt, wie das auch bei dem von uns erstellten Modell der Fall war.“

Es gibt viele weitere kontinentale Mikroplatten und Fragmente auf der Erde, von denen man annimmt, dass sie sich drehen oder sich gedreht haben. Der in der neuen Studie vorgeschlagene lithosphärengetriebene Mechanismus der Mikroplattenrotation hilft, diese beobachteten Drehungen zu interpretieren und die tektonischen Bewegungen der Platten im Laufe der Erdgeschichte zu rekonstruieren.

Abbildungen:
Das Olorgesailie-Becken im Kenia-Grabenbruch, Teil des östlichen Zweigs des ostafrikanischen Grabensystems. Im Hintergrund die hohe Topographie der Grenzverwerfungen des Rifts. (Foto: Corinna Kalich, Universität Potsdam)
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Wolken, die sich im Magadi-See in Kenia spiegeln, der sich im östlichen Zweig des ostafrikanischen Grabensystems befindet. Im Hintergrund die hoch aufragenden Flanken der Grenzverwerfungen des Grabens. (Foto: Corinna Kalich, Universität Potsdam)
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Dr. Anne Glerum
Sektion „Geodynamische Modellierung“
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Tel.: +49 331 288-28766
e-mail: anne.glerum@gfz-potsdam.de

Glerum, A., Brune, S., Stamps, D. S., Strecker, M., 2020. Victoria continental microplate dynamics controlled by the lithospheric strength distribution of the East African Rift. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-020-16176-x