CAU - Universität Kiel
Sie sind hier: StartseitePresseUnizeitNr. 99Seite 12
Nr. 99, 06.07.2019  voriger  Übersicht  weiter  REIHEN  SUCHE  Feedback 

Ozeangestein im Wüstensand

Für die Erforschung geodynamischer Prozesse ist der Oman-Ophiolith ein »Para­dies«. Das gigantische Bruchstück des Ozeanbodens bedeckt den Nordosten der arabischen Halbinsel und ist frei zugänglich. Kieler Geophysiker erkunden mit neuen seismischen Methoden dessen dreidimensionale Geometrie und innere Struktur.


Um die physikalischen Eigenschaften und die Geometrie des Ophioliten zu bestimmen, war in der Region ein Netz von Seismometern aufgebaut. Das Foto zeigt einen Seismometer-Standort in den Wahiba Sands, einer Sand-Wüste im Nordosten des Oman. Die Wahiba Sands sind aufgrund der häufigen südlichen Winde von Nord-Süd verlaufenden Dünen-Rücken geprägt. Die Gebäude im Hintergrund gehören zum 1.000 Nights Camp, einem »Wüsten-Hotel«. © Christian Weidle

Der Begriff Ophiolith beschreibt eine Sequenz von Gesteinen, die typischerweise am Ozeanboden zu finden ist. Auf die Erdoberfläche gelangen solche Bruchstücke von Ozeanplatten durch Kollision mit Kontinentalplatten. Ein besonders großes Fragment befindet sich im Oman.

»Der Oman-Ophiolith bedeckt im Prinzip die gesamte Nordostküste der arabischen Halbinsel und hat eine Ausdehnung von 500 mal 200 Kilometern. Er liegt heute an der Erdoberfläche, ist also aufge­schlossen«, erklärt Dr. Christian Weidle vom Institut für Geowissenschaften. »Man kann dort einfach ozeanische Kruste beziehungsweise ozeanischen Mantel durchlaufen und mit dem Hammer Proben nehmen«, schwärmt der Geophysiker aus der Arbeitsgruppe Seismologie (Leitung: Professor Thomas Meier).

Seit der Erstbeschreibung in den 1960er Jahren wurde das etwa 100 Millionen Jahre alte Gestein geologisch sehr genau studiert. Über die dreidimensionale Geometrie des Ophioliths und seine interne Struktur ist jedoch sehr wenig bekannt. Das wollen die Kieler Geophysiker um Weidle ändern. In einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekt arbeiten sie mit dem Potsdamer Geowissenschaftler Professor Frank Krüger und Professor Philippe Agard von der Universität Paris-Sorbonne (vormals Universität Pierre et Marie Curie), Paris/Frankreich zusammen.. »Wir versuchen uns ein Bild davon zu machen, wie die nicht sichtbaren Strukturen unterhalb des Ophiolithen aufgebaut sind und wie mächtig er ist.«

Diese Informationen sind wichtig, um die geodynamischen Prozesse zu verstehen, die das ozeanische Gestein auf die Erdoberfläche verfrachtet haben. Ursache hierfür sind die Bewegungen der Kontinental­platten auf der äußeren Erdhülle. Wenn solche Platten aufeinandertreffen, kommt es zu einer Überschiebung (Subduktion), bei der die dichtere unter die weniger dichte Platte geschoben wird. Ungewöhnlich im Fall des Oman-Ophiolithen ist, dass der dichtere Ozeanboden nicht »subduziert« und ins Erdinnere zurückgeht, sondern sich über die Kontinentalplatte schiebt. Der Fachbegriff dafür lautet Obduktion.

»Normalerweise schiebt sich bei einer Kollision die Ozeanlithosphäre unter den sehr dicken und relativ leichten Kontinent«, erklärt Weidle. Das sei wie bei einem Schwamm (Kontinent), den man gegen eine Tafel Schokolade (Ozeanboden) schiebt. »Die Schokolade wird immer unter den Schwamm gehen. In diesem Fall ist es aber so gewesen, dass die Schokolade auf den Schwamm geschoben wurde und heute noch ein Teil davon auf dem Kontinent oben aufliegt.«

Mit Theorien und Modellen versuche man diese Besonderheit zu erklären, aber viele Fragen seien noch offen. So wisse man zum Beispiel gar nicht, wie dick der Kontinent dort tatsächlich ist. Ebenfalls unklar sei, ob und wie sich das Gestein infolge der Subduktion verändert hat. »Wenn der Kontinent subduziert, wird er höheren Drucken und einer hohen Temperatur ausgesetzt. Das führt unter Umständen dazu, dass sich die physikalischen Eigenschaften der Gesteine verändern. Und das ist eine Sache, die unter dem Oman-Ophioliten völlig unbekannt ist.«

Um die Obduktion und Ablagerung von Ophioliten geodynamisch rekonstruieren zu können und die Modelle zu verbessern, ist es daher notwendig, die Geometrie eines realen Ophioliten zu bestimmen. Hierfür verwenden die Geophysiker um Weidle die sogenannte seismische Tomographie. Diese Technik nutzt seismische Wellen, also Bodenbewegungen, welche typischerweise von Erdbeben angeregt werden. Weidle: »Wir betrachten allerdings nicht speziell Erdbebenwellen, sondern das allgemeine Umgebungsrauschen.« Hintergrund ist, dass sich seismische Wellen in verschiedenen Gesteinsarten unterschiedlich schnell ausbreiten. Aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen zwischen zwei Messtationen lassen sich Rückschlüsse auf die physikalischen Eigenschaften des Untergrunds und die Mächtigkeiten der unterschiedlichen Gesteinsschichten ziehen.

Um die Geschwindigkeit flächendeckend messen und ein dreidimensionales Modell berechnen zu können, wurde von 2013 bis 2016 ein Netz von 40 Seismometern aufgebaut, das sich über die gesamte Ophiolith-Region erstreckte. Die Stationen befanden sich zum Teil in Gebäuden oder vergraben in der Erde und wurden über ein Solarpaneel mit Strom versorgt. Die Hauptarbeit besteht nun darin, die aufgezeichneten Daten auszuwerten und zu interpretieren, so Weidle: »Die Interpretation ist kompliziert, weil wir nur einen physikalischen Parameter sehen, dem wir geologische Prozesse zuordnen müssen.«

Kerstin Nees
Top  voriger  Übersicht  weiter  REIHEN  SUCHE  Feedback 


Zuständig für die Pflege dieser Seite: unizeit-Redaktion   ► unizeit@uni-kiel.de