Foto: Reinhard Werner/lFM-GEOMAR
Der Meeresboden wirkt auf den ersten Blick ruhig und statisch. Doch unter der Wasseroberfläche arbeiten Kräfte, die ganze Ozeanbecken umformen. Ein besonders markantes Beispiel liegt rund 1000 km westlich von Portugal: der King’s Trough Complex. Das mehrere hundert Kilometer lange Grabensystem gehört zu den auffälligsten Strukturen des Nordatlantiks. Lange erklärten Geologinnen und Geologen seine Entstehung mit einer simplen Dehnung der ozeanischen Kruste. Neue Daten zeichnen nun ein deutlich komplexeres Bild.
Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel zeigt, dass sich der Meeresboden hier wie ein Reißverschluss öffnete. Entscheidend war das Zusammenspiel zweier Prozesse: einer vorübergehenden Plattengrenze zwischen Europa und Afrika sowie heißem Material aus dem Erdmantel.
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Ein Canyon ohne Fluss
Tiefe Schluchten an Land entstehen meist durch fließendes Wasser. Im Ozean fehlt dieser Mechanismus. Trotzdem übertreffen manche Unterwasserstrukturen die Dimensionen bekannter Canyons an Land. Der King’s Trough ist ein solches Beispiel. Er besteht aus parallel verlaufenden Gräben, tiefen Becken und abrupten Abbrüchen. Am östlichen Ende liegt mit dem Peake Deep eine der tiefsten Stellen des Atlantiks.
Was diese Struktur so ungewöhnlich macht, ist ihre Lage mitten auf ozeanischer Kruste – fern klassischer Subduktionszonen oder großer Kontinentalränder. Genau hier setzte die neue Analyse an.
Eine Plattengrenze auf Zeit
„Schon lange vermuteten Forschende, dass tektonische Prozesse, also Bewegungen der Erdkruste, bei der Entstehung des King’s Trough eine zentrale Rolle gespielt haben“, sagt Erstautorin Dr. Antje Dürkefälden vom GEOMAR. „Unsere Ergebnisse zeigen nun erstmals, warum sich diese außergewöhnliche Struktur genau an dieser Stelle gebildet hat.“
Demnach verlief zwischen etwa 37 und 24 Millionen Jahren eine Plattengrenze durch den heutigen Bereich des King’s Trough. Entlang dieser Grenze wurde die ozeanische Kruste gedehnt und brach auf. Die Forschenden vergleichen den Prozess mit einem Reißverschluss, der sich von Osten nach Westen öffnet. Dabei entstanden Gräben und Becken, die sich schrittweise vertieften.
Heißer Untergrund als Schwachstelle
Allein die Plattengrenze erklärt die Lage jedoch nicht vollständig. Bereits zuvor war die ozeanische Kruste in dieser Region ungewöhnlich dick und aufgeheizt. Ursache war ein Mantelplume – ein lang anhaltender Strom heißen Gesteins aus großer Tiefe. Das Team interpretiert ihn als frühen Ausläufer des heutigen Azoren-Mantelplumes unter den Azoren.
„Diese verdickte, aufgeheizte Kruste könnte die Region mechanisch anfälliger gemacht haben, so dass sich die Plattengrenze bevorzugt dorthin verlagerte“, erklärt Zweitautor PD Dr. Jörg Geldmacher vom GEOMAR. Als sich die Plattengrenze später weiter nach Süden verlagerte, endete auch die aktive Phase des King’s Trough.
Der Canyon ist damit ein geologisches Archiv. Er zeigt, wie Prozesse tief im Erdmantel und Bewegungen der Erdplatten zusammenwirken – und wie frühere Mantelaktivität spätere Bruchzonen vorbereitet.
Blick auf heutige Prozesse
Die Ergebnisse helfen, die Entwicklung des Atlantiks besser einzuordnen. Sie liefern auch Hinweise für aktuelle Vorgänge. Im Bereich der Azoren entsteht mit dem Terceira Rift erneut ein Grabensystem. Auch dort trifft eine aktive Plattengrenze auf ungewöhnlich dicke ozeanische Kruste. Der King’s Trough dient damit als Vergleichsfall aus der Erdgeschichte.
Daten aus Expedition und Labor
Grundlage der Studie war die Expedition M168 mit dem Forschungsschiff METEOR im Jahr 2020. Ein hochauflösendes Sonarsystem kartierte zunächst den Meeresboden. Anschließend entnahmen die Forschenden mit einer Kettensackdredge vulkanische Gesteine aus verschiedenen Bereichen des Grabensystems.
Im Labor analysierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die chemische Zusammensetzung der Proben. Altersbestimmungen erfolgten an der Universität in Madison (USA). Ergänzende Tiefendaten stellte das portugiesische Forschungszentrum EMEPC zur Verfügung. Beteiligt waren zudem Teams der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg.
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