Salar de Arizaro in Argentinien. (Gonzalo Azumendi/Stone/Getty Images) Unter den Anden in Südamerika tropft die Erdkruste ins Innere des Planeten.
Darüber hinaus geschieht dies seit Millionen von Jahren – ein langer geologischer Prozess, der verräterische Falten und andere Merkmale auf der Oberfläche erzeugt hat, die Wissenschaftler durch Modellierung und Experimente erkannt haben.
Dies könnte uns helfen, die geologische Aktivität im Inneren anderer Planeten zu identifizieren, auf denen es keine Plattentektonik gibt, wie z Mars Und Venus .
Man nennt es lithosphärisches Tropfen und wurde hier auf der Erde erst vor relativ kurzer Zeit entdeckt.
Wenn sich die Gesteinskruste auf eine bestimmte Temperatur erwärmt, beginnt sie sich zu verdicken und in den Erdmantel zu tropfen. Es ist ein bisschen wie ein Extrem Tonhöhenabfall … aber die Bildung und Freisetzung von Krustentropfen hat Auswirkungen auf die umgebende Oberfläche des Planeten.
Zunächst entsteht durch die Anziehungskraft des Tropfens, der sich unten bildet, ein Becken auf der darüber liegenden Oberfläche. Wenn der Tropfen dann abbricht, reagiert die Oberfläche mit einem Aufwärtsspringen, dessen Wirkung weitreichend ist.
„Wir haben bestätigt, dass eine Verformung auf der Oberfläche eines Gebiets der Anden dazu geführt hat, dass ein großer Teil der darunter liegenden Lithosphäre durch eine Lawine weggeschleudert wurde.“ sagte Geologie-Doktorandin und Hauptautorin Julia Andersen an der University of Toronto in Kanada.
„Aufgrund seiner hohen Dichte tropfte es wie kalter Sirup oder Honig tiefer in das Innere des Planeten und ist wahrscheinlich für zwei große tektonische Ereignisse in den Zentralanden verantwortlich – die Verschiebung der Oberflächentopographie der Region um Hunderte von Kilometern und das Knirschen und Dehnen der Erde.“ Oberflächenkruste selbst.'
Eine geologische Karte des Arizaro-Beckens (links) und das Experiment des Teams (rechts). (DeCelles et al.; Julia Andersen et al.)
Weil Wissenschaftler gerade erst damit begonnen haben Ich verstehe in letzter Zeit das lithosphärische Tropfen , ist die Oberflächenreaktion auf den Prozess nicht besonders gut aufgelöst.
Es gibt jedoch einige Merkmale des zentralen Andenplateaus, die schwer zu erklären sind.
Das Plateau selbst war durch eine Subduktionszone gebildet , wobei der Rand einer tektonischen Platte unter den Rand der benachbarten Platte gleitet. Dadurch wird die Kruste verformt, sie wird nach oben gedrückt und es entstehen Berge und andere geologische Merkmale.
Es gab jedoch welche Beweis Dies deutet darauf hin, dass die Bildung der Zentralanden kein langer, langsamer Prozess war, sondern in Impulsen während des Känozoikums, der aktuellen geologischen Periode der Erde, ablief und vor etwa 66 Millionen Jahren begann.
Darüber hinaus ist der Zeitpunkt der Hebung nicht in der gesamten Region einheitlich, wie man es von einer Subduktion erwarten würde. Das Puna-Plateau liegt im Durchschnitt höher als das Altiplano-Plateau und enthält vulkanische Zentren und isolierte Becken, wie das Arizaro- und das Atacama-Becken.
„Verschiedene Studien gehen davon aus, dass die Lithosphäre entfernt wurde, um die weit verbreitete, nicht durch Subduktion bedingte Oberflächenverformung und Entwicklung der Plateaus zu erklären.“ sagte der Geologe Russell Pysklywec der University of Toronto.
„Außerdem ist die Krustenverkürzung im Inneren des Arizaro-Beckens durch Faltungen und lokale Überschiebungen gut dokumentiert, aber das Becken ist nicht durch bekannte tektonische Plattengrenzen begrenzt, was darauf hindeutet, dass ein eher lokalisierter geodynamischer Prozess stattfindet.“
Frühere Studien deuteten darauf hin, dass lithosphärisches Tropfen eine Rolle spielen könnte, aber die Forscher wollten konkretere Beweise.
Sie entwarfen ein Laborexperiment, bei dem sie Modelle der Erdkruste und des oberen Erdmantels konstruierten, um zu beobachten, was an der Oberfläche passiert, wenn die Kruste zu tropfen beginnt.
Das Modell bestand aus einem Tank und geschichteten Materialien. Eine dicke, viskose Silikonpolymerflüssigkeit namens Polydimethylsiloxan bildete den unteren Mantel. Der feste obere Mantel war eine Mischung aus Polydimethylsiloxan und Modelliermasse. Schließlich war eine Schicht aus sandähnlichen Kugeln aus Siliziumdioxid und Keramik das Analogon zur Erdkruste.
„Es war, als würde man tektonische Gebirgsgürtel in einem Sandkasten erschaffen und zerstören, während man auf einem simulierten Magmabecken schwimmt – und das alles unter unglaublich präzisen Messbedingungen im Submillimeterbereich.“ sagte Andersen .
In die obere Mantelschicht wurde ein Tropfen-„Samen“ eingebracht. Dieser wurde durch die Schwerkraft langsam nach unten gezogen, ein Vorgang, der Stunden dauerte. Währenddessen beobachtete eine Kamera den gesamten Prozess und machte etwa jede Minute hochauflösende Bilder, um die Verformung der Kruste zu erfassen.
Diese Bilder wurden dann mit tatsächlichen geologischen Merkmalen in den Anden verglichen.
„Wir verglichen unsere Modellergebnisse mit geophysikalischen und geologischen Studien, die in den Zentralanden, insbesondere im Arizaro-Becken, durchgeführt wurden, und stellten fest, dass die durch den Tropfen in unseren Modellen verursachten Höhenänderungen der Kruste sehr gut mit Höhenänderungen des Arizaro übereinstimmen.“ Becken,' Andersen erklärte .
„Wir haben im Modell auch eine Krustenverkürzung mit Falten sowie beckenartige Vertiefungen auf der Oberfläche beobachtet, daher sind wir zuversichtlich, dass ein Tropfen sehr wahrscheinlich die Ursache für die beobachteten Verformungen in den Anden ist.“
Die Experimente zeigten auch andere Möglichkeiten, wie lithosphärisches Tropfen die Erdkruste verformen kann. Nicht alle davon wurden in den Anden beobachtet, was darauf hindeutet, dass es möglicherweise auch andere Regionen der Welt gibt, in denen andere Arten von Tropfen beobachtet werden können, sofern wir sie identifizieren können.
Dies deutet wiederum darauf hin, dass Nicht-Subduktionsprozesse bei der Gestaltung der Oberfläche unseres Planeten eine wichtigere Rolle spielen könnten, als wir dachten.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Kommunikation Erde und Umwelt .