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Rund um die Balkanhalbinsel versinkt die afrikanische Platte unter der europäischen Platte. Ein Stück tief versenkte afrikanische Kruste kam vor 40 Millionen Jahren weit entfernt von der Versenkungszone wieder an die Oberfläche. Wie dieses Phänomen der sogenannten vertikalen Extrusion erklärt werden kann und ob der Gebirgszug der Rhodopen in Südbulgarien so entstand, ist wissenschaftlich umstritten.
Dr. Iskander Muldashev und Prof. Thorsten Nagel von der TU Bergakademie Freiberg zeigen nun in einer aktuellen Publikation in der Fachzeitschrift Geology, wie dieser Prozess funktioniert. Die Bildung der Rhodopen ist demnach erst 40 Millionen Jahre her – der Gebirgszug ist damit 30-50 Millionen Jahre jünger als bisher angenommen.
Ist das die Lösung eines geologischen Rätsels? Riesige Stücke afrikanischer Kruste tauchen tief in die Erde ein und steigen dann wie ein Aufzug senkrecht wieder nach oben – trotz enormer Druckkräfte in der darüberliegenden europäischen Platte. „Unsere Computermodelle zur Entstehung der Rhodopen erklären den tektonischen Prozess dieser sogenannten vertikalen Extrusion. Die Modellierungen zeigen, wie der Gebirgszug der Rhodopen erst vor 40 Millionen Jahren durch den Aufstieg von Gesteinen der afrikanischen Platte entstand, statt wie bisher angenommen vor zirka 80 Millionen Jahren“, sagt Erstautor Dr. Iskander Muldashev.
Entstehung der Rhodopen untersuchen
Das Gebirge kennt Professor Thorsten Nagel gut: Seit 20 Jahren studiert er zusammen mit Kollegen verschiedener Universitäten die tektonische Geschichte der Rhodopen. In zahlreichen Publikationen hat er die Versenkungs- und Deformationsgeschichte von Gesteinsproben rekonstruiert. „Mineralogische Untersuchungen belegen, dass große Teile der Rhodopen in Tiefen bis zu 100 Kilometern versenkt wurden. Und isotopengeochemische Daten zeigen, dass dieser Prozess vor zirka 40-45 Millionen Jahren stattfand. Die Rhodopen stammen also vermutlich aus der zu dieser Zeit abtauchenden afrikanischen Platte.“
Bisher war nicht klar, wie dieser Prozess physikalisch abläuft. Die neuen Modelle der beiden Freiberger Forscher zeigen jetzt, dass der Auftrieb der versenkten Kruste groß genug ist, um die darüber liegende Kruste trotz der Kräfte horizontal auseinander zu drücken. „Das Besondere in den Rhodopen ist, dass trotz mehr als 100 Kilometer scheinbarer Dehnung die Erdkruste in diesem Gebiet besonders dick blieb – ein weiterer Hinweis darauf, dass große Mengen von Material aus der Tiefe nach oben kamen und in die darüberliegende europäische Kruste eindrangen“, ergänzt Nagel.
Modelle erklären Dynamik der Erde
Für die Berechnung der Computermodelle nutzten die Wissenschaftler die großen Rechenkapazitäten am Rechenzentrum der TU Bergakademie Freiberg. Mit einer thermomechanischen Software für sogenanntes paralleles Rechnen lassen sich komplizierte Verformungsprozesse wie das Brechen und Fließen von Gesteinen simulieren. Solche Modellierungen haben großes Potenzial für das Studium tektonischer Prozesse, sagt Muldashev: „Wir untersuchen damit tektonische Verformung in verschiedensten Maßstäben: vom Brechen einzelner Minerale bis hin zu Fließbildern im gesamten Erdmantel.“
Im vergangenen September hat Thorsten Nagel weitere Proben auf der Nordseite der Rhodopen in der Nähe von Plovdiv gesammelt. Die geplanten Altersbestimmungen an den Gesteinen könnten also schon bald weitere Belege für die Richtigkeit der Computermodelle bringen – und damit der Lösung des geologischen Rätsels um die Entstehung der Rhodopen einen Schritt näherkommen.
Prof. Dr. Thorsten Nagel
Endogene Geologie/Tektonik
thorsten.nagel@geo.tu-freiberg.de
Iskander A. Muldashev; Thorsten J. Nagel: The Rhodope Metamorphic Complex as a case for extreme vertical extrusion
https://doi.org/10.1130/G53889.1
Criteria of this press release:
Journalists
Geosciences
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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