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Forschende des GFZ und Kollegen beobachten und modellieren einen seltenen geologischen Prozess namens „Same-Dip Double Subduction“. Dieser führt zu Gebirgsbildung, ohne dass daran eine direkte Kollision von Kontinentalplatten beteiligt ist.
Ein Team von Geowissenschaftlern unter der Leitung von Guido M. Gianni hat eine unauffällige, aber mächtige Kraft identifiziert, die die Gebirgsbildung und Verkürzung der Erdkruste in Japan und den angrenzenden Regionen antreibt: Die „Same-Dip Double Subduction“ (SDDS, auf Deutsch in etwa: doppelseitige gleichgerichtete Subduktion) in nahegelegenen Tiefseegräben hat Auswirkungen, die Hunderte und Tausende von Kilometern von der Subduktionszone entfernt zu spüren sind. Guido M. Gianni, zum Zeitpunkt der Studie am GFZ Helmholtz-Zentrum für Geowissenschaften, und seine Kollegen vom GFZ und der Universität Miami berichten über ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Geoscience.
Subduktionszonen, in denen tektonische Platten untereinander abtauchen, sind Ursache für die stärksten und verheerendsten Erdbeben sowie für Vulkanbögen und die Bewegung der Erdkruste. Die neue Studie zeigt nun: Wenn zwei nahegelegene Subduktionszonen in die gleiche Richtung abtauchen, wie dies in den Ryukyu- und Izu-Bonin-Marianen-Gräben südlich von Japan der Fall ist, dann sind die Auswirkungen nicht nur lokal begrenzt. Vielmehr wirken sie sich auch auf die Backarc-Region aus.
Backarc-Gebiete sind Teil des Gesamtbildes der Plattentektonik: Wo Subduktion stattfindet, bilden sich tiefe ozeanische Gräben. „Hinter” den oft bogenförmigen Gräben, aus Sicht der Bewegungsrichtung der ozeanischen Platte, können sich durch die Verkürzung der kontinentalen Kruste während der Subduktion Gebirge auffalten, auf denen Vulkane entstehen, dahinter liegt der sogenannte Backarc.
Die Forscher verwendeten die neuesten 3D-geodynamischen Modelle, um zu zeigen, wie das SDDS-System den Pazifischen Tiefseegraben in den letzten 10 Millionen Jahren in Richtung Westen gezogen hat. Diese Bewegung belastet die darüber liegende Platte im Nordosten Japans und löst eine Kompression aus, die nicht auf eine direkte Plattenkollision zurückzuführen ist. Die daraus resultierende Verkürzung der Kruste hat Berge im Nordosten Japans aufgefaltet und möglicherweise sogar eine neue Subduktionszone im Backarc-Gebiet des Japanischen Meeres initiiert, in welcher auch das verheerende Erdbeben von 2024 auf der Halbinsel Noto geschehen ist.
Das Modell der Autoren zur „Gebirgsbildung durch doppelte Subduktion“ vervollständigt die seit langem bestehenden Annahmen darüber, wie Gebirge ohne Platten-Kollisionen entstehen.
Die Studie legt dar, wie weit entfernte tektonische Mechanismen Regionen in einer Entfernung von bis zu Tausenden von Kilometern formen können. „Unsere Modelle zeigen einen deutlichen Anstieg der horizontalen Spannung in der oberen Platte über dem Pazifischen Graben. Das bildet sich im Verformungsbereich der Plattenüberschiebung entlang Nordostjapan und den Erdbeben ab, die sich über 1.000 Kilometer bis in den japanischen Backarc erstrecken”, sagt Erstautor Guido M. Gianni. Zum Zeitpunkt der Studie arbeitete er als Alexander-von-Humboldt-Forschungsstipendiat in der Abteilung „Lithosphärendynamik“ des GFZ. Guido M. Gianni kommt vom Nationalen Rat für wissenschaftliche und technische Forschung (CONICET) in Buenos Aires, Argentinien.
Über das moderne Japan hinaus deutet die Forschung darauf hin, dass ähnliche SDDS-Mechanismen auch uralte Gebirgsbildungsprozesse in Regionen wie dem Mittelmeerraum (im Mesozoikum) und Südamerika (im Paläozoikum) erklären könnten. Guido M. Gianni sagt: „Diese Erkenntnisse verfeinern nicht nur unser Verständnis der tektonischen Prozesse, sondern haben auch Auswirkungen auf die Bewertung der Erdbebengefahr in Regionen, in denen ähnliche Subduktionsmechanismen auftreten.“ Die Studie eröffne damit einen neuen Blick darauf, wie die Platten der Erde miteinander interagieren und wie diese Interaktionen still, aber kraftvoll die Oberfläche unseres Planeten umgestalten können.
Dr. Guido M. Gianni
guido.martin.gianni@gfz.de
Gianni, G.M., Guo, Z., Holt, A.F. et al. Non-collisional orogeny in northeast Japan driven by nearby same-dip double subduction. Nat. Geosci. 18, 525–533 (2025). https://doi.org/10.1038/s41561-025-01704-5
Das Bild zeigt anhand der neuen Küste die Hebung von 4,3 m infolge des schweren Erdbebens 2024 auf d ...
Source: Luca Malatesta
Copyright: Luca Malatesta/GFZ
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Geosciences
transregional, national
Research results
German
Das Bild zeigt anhand der neuen Küste die Hebung von 4,3 m infolge des schweren Erdbebens 2024 auf d ...
Source: Luca Malatesta
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