Entstehung der Kordilleren – Nordamerika auf Inselfang

Die nordamerikanischen Kordilleren sind ungewöhnlich breite Gebirgszüge, die sich vom Pazifik bis zu den Rocky Mountains erstrecken und auch die Tafelländer dazwischen umfassen. Das Material für diese Gebirge lieferten Dutzende von Krustenblöcken unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Herkunft, um die der amerikanische Kontinent im Verlauf der letzten 200 Millionen Jahre erweitert wurde. „Wie diese Krustenblöcke nach Nordamerika gekommen sind, war bisher allerdings unklar“, sagt die LMU-Geophysikerin Karin Sigloch, die dieser Frage nun gemeinsam mit dem kanadischen Geologen Mitchell Mihalynuk nachgegangen ist.

Kollidierende Platten lassen Kontinente wachsen

Bisher wurde meist angenommen, dass die fraglichen Krustenblöcke von einer riesigen ozeanischen Platte – der Farallonplatte – wie mit einem Fließband zum Kontinentalrand transportiert und dort an den Kontinent angedockt wurden, während die Farallonplatte unter die amerikanische Kontinentalplatte abtauchte. Diese Annahme ist aber inkonsistent mit geologischen Befunden und kann nicht erklären, warum es in Südamerika – dem Standardbeispiel für das Abtauchen einer ozeanischen unter eine kontinentale Platte – keine derartigen Anlieferungen gegeben hat. Auch die genaue Herkunft der Krustenblöcke blieb mysteriös. Geologische Untersuchungen legen allerdings den Schluss nahe, dass sie zu verschiedenen Archipelen gehört haben müssen. „Da die geologischen Schichten in Nordamerika extrem verfaltet und schwer zu interpretieren sind, wurden diese Erkenntnisse aber bisher nicht weiter verfolgt“, sagt Sigloch.

Sigloch und Mihalynuk gelang es nun, die inkonsistenten Befunde zu einem schlüssigen Gesamtbild zusammenzufügen, indem sie die Ergebnisse geophysikalischer Untersuchungen einbezogen: Ein neues Modell der Wissenschaftler, das auf der Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Erdbebenwellen beruht, erlaubt die Rekonstruktion des Erdinneren bis zum unteren Erdmantel. Mithilfe dieser Methode können die Forscher uralte Erdplatten bis in große Tiefen verfolgen, auch wenn sie schon lange subduziert – d.h. unter eine andere Platte abgetaucht – und an der Oberfläche nicht mehr nachweisbar sind.
Farallonplatte versinkt weit vom Kontinentalrand entfernt

Das überraschende Ergebnis: Die Farallonplatte subduzierte viel weiter im Westen als bisher angenommen. Außerdem war sie sehr viel kleiner als gedacht und reichte keineswegs bis zum Kontinentalrand Nordamerikas, sondern traf noch im Ozean auf eine bislang unbekannte ozeanische Platte. Die Wissenschaftler konnten die Überreste mehrerer Tiefseerinnen nachweisen, in denen die beiden Platten beim Aufeinandertreffen abtauchten und senkrecht nach unten gezogen wurden. „Durch den dabei entstehenden Vulkanismus muss viel neues Material zutage gefördert worden sein: Entlang der Rinnen entstanden Inselbögen, die so linear wie Plattengrenzen verliefen – und das Material für die Krustenblöcke bildeten“, erklärt Sigloch.

Währenddessen bewegte sich der amerikanische Kontinent kontinuierlich westwärts, wie auf dem atlantischen Meeresboden aufgezeichnete magnetische Streifen beweisen. Dabei wurde zunächst die bisher unbekannte ozeanische Platte verschluckt, die sich heute unter der amerikanischen Ostküste nachweisen lässt. Erst danach traf der Kontinent auf die Farallonplatte. Auf seinem Weg „überfuhr“ Nordamerika demnach Inselbogen für Inselbogen – und annektierte so für die Gebirge im Westen immer neue Höhenzüge.

(Nature, 04. April 2013) göd

Publikation:
Intra-oceanic subduction shaped the assembly of Cordilleran North America
Karin Sigloch & Mitchell G. Mihalynuk
Nature 4.4.2013
doi:10.1038/nature12019

Kontakt:
Dr. Karin Sigloch
Department für Geo- und Umweltwissenschaften
Geophysik
Telefon: +49 (89) 2180-4138
Telefax: +49 (89) 2180-4205