Thermische Struktur in Subduktionszonen neu bewertet
Bei der Kollision zweier tektonischer Platten wird eine der Platten unter die andere geschoben – ein Prozess, der als Subduktion bezeichnet wird. In diesen Subduktionszonen steigen Druck und Temperatur mit zunehmender Tiefe. Ein internationales Forscherteam unter Leitung der Universität Göttingen hat ein Gestein analysiert, das die bisherigen Annahmen zur Temperaturverteilung in solchen Zonen infrage stellt. Dabei zeigte sich, dass das Gestein in halber Versenkungstiefe nur etwa 100 Grad Celsius kühler war als in voller Tiefe, was deutlich wärmer ist als erwartet. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht.
Untersuchung eines Eklogits in Papua-Neuguinea
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchten in Papua-Neuguinea einen sogenannten Eklogit – ein rot-grünes Gestein, das unter hohem Druck bei Subduktionsprozessen entsteht. In diesem Gestein entdeckten sie winzige Einschlüsse des Minerals Coesit, das auf ultrahochdruckmetamorphe Bedingungen hinweist. Diese Einschlüsse belegen, dass das Gestein vor etwa vier Millionen Jahren mindestens 90 Kilometer tief in die Erdkruste abgesunken ist und dabei Temperaturen von circa 800 Grad Celsius ausgesetzt war.
Interessanterweise lag die Temperatur bei etwa 45 Kilometern Tiefe nur rund 100 Grad Celsius unter der Temperatur in voller Tiefe. Das bedeutet, dass das Gestein in halber Versenkungstiefe deutlich wärmer war als bisher angenommen. Dort herrschte ein hoher Temperatur-zu-Druck-Gradient, der als „heiße Subduktionsphase“ bezeichnet wird. In 90 Kilometern Tiefe zeigte sich hingegen ein niedriger Gradient, da die Temperatur kaum weiter anstieg, der Druck jedoch deutlich zunahm – eine sogenannte „kalte Subduktion“.
Mögliche Ursachen und Bedeutung der Ergebnisse
Das Forscherteam vermutet, dass die Erwärmung in geringerer Tiefe durch die Reibungswärme entsteht, die beim Aneinanderschieben der Platten freigesetzt wird. Alternativ könnte die Subduktionszone noch nicht genügend Zeit gehabt haben, um die erwarteten niedrigeren Temperaturen zu erreichen. Eine Kombination beider Faktoren ist ebenfalls denkbar.
Dr. Jan Schönig vom Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen erläutert: „Der Übergang von einer heißen zu einer kalten Subduktionsphase widerspricht den bisherigen thermischen Modellen und wurde so klar erstmals nachgewiesen.“ Dieses neue Verständnis ermöglicht eine präzisere Analyse von Subduktionsprozessen und deren Einfluss auf Erdbeben, vulkanische Aktivitäten sowie geochemische Kreisläufe, insbesondere den langfristigen Kohlenstoffkreislauf.
Darüber hinaus liefert die Studie wichtige Erkenntnisse darüber, wie Subduktion über geologische Zeiträume hinweg abläuft und sich entwickelt.
Kontakt und weiterführende Informationen
- Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Jan Schönig
Georg-August-Universität Göttingen
Geowissenschaftliches Zentrum, Abteilung für Sedimentologie und Umweltgeologie
Goldschmidtstr. 3, 37077 Göttingen
E-Mail: jan.schoenig@uni-goettingen.de
Webseite: http://www.uni-goettingen.de/en/598872.html - Originalpublikation:
Schönig, J. S. et al. „Geothermal gradient change during subduction recorded by ultrahigh-pressure eclogite“. Nature Geoscience (2026). DOI: 10.1038/s41561-026-02110-1 - Weitere Informationen:
Pressemitteilung der Universität Göttingen mit Bildmaterial
