Verbesserte Ansichten der Erdtektonik

Wissenschaftler der Universität Kiel und des British Antarctic Survey (BAS) haben Daten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), des Gravitationsfeldes und des stationären Ocean Circulation Explorer (GOCE) verwendet, um die wichtigsten geologischen Merkmale der Erdlithosphäre – der starren Außenschicht, die die Kruste und den oberen Mantel beinhaltet – zu enthüllen.

Die in dieser Woche in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlichte Studie ist ein Schritt nach vorn bei der Suche nach der Struktur und Anordnung verschiedener Kontinente unter Verwendung von Satellitengravitationsdaten, einschließlich der Antarktis, dem am wenigsten verstandenen Teil des tektonischen Rätsels der gesamten Platte. Die Satellitengravitation bietet ein neues Werkzeug, um den abgelegenen und eisbedeckten Kontinent mit dem Rest der Erde zu verbinden. Dies verbessert das Verständnis der tiefen Struktur der Antarktis, was besonders wichtig ist, da die Eigenschaften der Lithosphäre auch die darüber liegenden Eisschilde beeinflussen können.

OCE misst Unterschiede in den horizontalen und vertikalen Komponenten des Gravitationsfeldes – bekannt als Gradienten. Diese Gradienten können komplex zu interpretieren sein, und so kombinierten die Autoren diese zu einfacheren „Krümmungsbildern“, die großräumige tektonische Merkmale der Erde deutlicher erkennen lassen.

Der Hauptautor, Prof. Jörg Ebbing von der Universität Kiel, sagte: „Unsere neuen Satellitengradientenbilder verbessern unser Wissen über die tiefe Struktur der Erde. Die Satellitengravitationsdaten können mit seismologischen Daten kombiniert werden, um konsistentere Bilder der Kruste und des oberen Mantels in 3D zu erhalten. Dies ist entscheidend, um zu verstehen, wie Plattentektonik und tiefe Manteldynamik zusammenwirken.“

Dr. Fausto Ferraccioli, Science Leader of Geology and Geophysics am British Antarctic Survey und Mitautor der Studie, sagte: „Die Satellitenschwerkraft revolutioniert unsere Fähigkeit, die Lithosphäre der gesamten Erde, einschließlich ihres am wenigsten verstandenen Kontinents Antarktis, zu untersuchen. In der Ostantarktis zum Beispiel beginnen wir nun, ein komplexeres Mosaik alter Lithosphärenprovinzen zu sehen. GOCE zeigt uns grundlegende Gemeinsamkeiten, aber auch unerwartete Unterschiede zwischen seiner Lithosphäre und anderen Kontinenten, mit denen es bis vor 160 Millionen Jahren verbunden war.“

Die neue Studie präsentiert einen Blick auf die kontinentale Kruste und den oberen Mantel der Erde, der bisher allein mit globalen seismischen Modellen nicht erreichbar war. Die Autoren stellten fest, dass es trotz ihrer ähnlichen seismischen Eigenschaften Unterschiede in den Gravitationssignaturen für alte Teile der Lithosphäre (bekannt als Kratonen) gibt, die auf Unterschiede in ihrer tiefen Struktur und Zusammensetzung hinweisen. Diese Merkmale sind wichtig. Da sie die ältesten Kerne der Lithosphäre bilden, halten sie Schlüsselaufzeichnungen der frühen Erdgeschichte.

Mehr Informationen:
Jörg Ebbing et al. Erdtektonik aus der Sicht von GOCE – Enhanced satellite gravity gradient imaging, Scientific Reports (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-34733-9

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