In Afrika entsteht ein neuer Ozean

Tief unter der Afar-Senke in Äthiopien arbeitet eine gewaltige Kraft im Verborgenen: Eine riesige Magmawolke aus geschmolzenem Gestein steigt aus dem Erdmantel auf und könnte langfristig einen neuen Ozean entstehen lassen. Wie ein Forschungsteam im Fachjournal "Nature Geoscience" berichtet, treiben pulsartige Strömungen im Erdinneren den Prozess voran, der den afrikanischen Kontinent langsam auseinanderzieht.

Der Ursprung dieser Dynamik liegt tief im Inneren der Erde. Dort steigt heißes Material aus dem Erdmantel nach oben und trifft auf die darüberliegenden tektonischen Platten – massive Stücke der Erdkruste, die sich ständig, wenn auch meist kaum spürbar, bewegen. In Regionen wie Afar, wo sich solche Platten über Millionen Jahre auseinanderziehen, wird die Erdkruste immer dünner. Schließlich reißt sie auf. Dieser Bruch gilt als erster Schritt zur Bildung eines neuen Ozeanbeckens.

Die Afar-Senke gilt unter Geologinnen und Geologen als besonders außergewöhnlich, weil hier gleich drei aktive Riftzonen zusammentreffen: der Grabenbruch des Roten Meeres, der Grabenbruch des Golfs von Aden und der Ostafrikanische Grabenbruch. Große Teile dieser Senke liegen mehr als 100 Meter unter dem Meeresspiegel.

Ein Forschungsteam um Emma Watts von der University of Southampton (Großbritannien) fand heraus, dass das Magma in dieser Region nicht kontinuierlich aufsteigt. Stattdessen bewegt es sich in wiederkehrenden Schüben aus dem Mantel nach oben. Wie stark diese Pulse ausfallen, hängt unter anderem davon ab, wie dick die darüberliegende Erdkruste ist und wie schnell sich die tektonischen Platten voneinander entfernen.

Dass aus solchen geologischen Prozessen tatsächlich Meere entstehen können, zeigt das Beispiel des Roten Meeres. Es entstand, als sich die Afrikanische und die Arabische Platte voneinander entfernten und ein Grabenbruch entstand, der sich mit Wasser füllte. Heute setzt sich diese Bruchzone nach Norden über das Tote Meer und den Jordangraben bis nach Syrien fort. Der Ostafrikanische Graben dagegen verläuft quer durch den Kontinent und zieht sich nach Süden weiter in den Zentralafrikanischen Graben.

Um das unterirdische Geschehen besser zu verstehen, analysierten die Studienautoren mehr als 130 Gesteinsproben relativ junger Vulkane in der Afar-Senke und ihrer Umgebung. Ergänzt um frühere Gesteinsanalysen und statistische Modellierung untersuchten die Forscher die chemische Zusammensetzung der Gesteine. Dabei zeigte sich, dass der Erdmantel unter Afar keineswegs gleichmäßig aufgebaut ist. "Wir haben festgestellt, dass der Erdmantel unter Afar weder gleichmäßig noch stationär ist – er pulsiert, und diese Pulse tragen unterschiedliche chemische Signaturen", so Emma Watts.

Koautor Tom Gernon, der ebenfalls an der University of Southampton arbeitet, vergleicht das Aufsteigen des Magmas mit einem Herzschlag. Dabei scheinen sich die Pulse je nach Dicke der Platte und ihrer Geschwindigkeit, mit der sie auseinanderdriften, unterschiedlich zu verhalten. "In sich schneller ausbreitenden Grabenbruchzonen, wie dem Roten Meer, breiten sich die Pulse effizienter und regelmäßiger aus wie ein Puls durch eine enge Arterie", sagt Gernon.

Im Golf von Aden driften die Arabische und die Afrikanische Platte mit einer Geschwindigkeit von etwa 15,5 Millimetern pro Jahr auseinander, im südlichen Roten Meer sind es 14,5 Millimeter. Im Ostafrikanischen Graben beträgt die Driftgeschwindigkeit südlich des Hochlands von Äthiopien lediglich 5,2 Millimeter pro Jahr. In der Afar-Senke sind der Grabenbruch in Richtung Rotes Meer und der Ostafrikanische Graben von zahlreichen Vulkanen gesäumt, über die Magma aus dem Erdmantel an die Oberfläche gelangt.

Die Wissenschaftler untersuchten auch, ob in der Afar-Senke und ihrer Umgebung an einer Stelle oder an drei Stellen Magma aus dem Mantel in einem sogenannten Manteldiapir – auch Plume oder Hotspot genannt – an die Erdoberfläche strömt. Die bisherige Forschung legte nahe, dass am Abbe-See an der Grenze zwischen Äthiopien und Dschibuti sowie weiter nördlich, nahe dem Roten Meer, und südwestlich, am Rand des Hochlands von Äthiopien, flüssiges Mantelgestein aufsteigt.

Die Studienautoren simulierten verschiedene Möglichkeiten und fanden heraus, dass am wahrscheinlichsten ein einziger Manteldiapir unter dem Abbe-See liegt, der sich unter der Erdoberfläche entlang der drei Grabenbrüche verzweigt.