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Geologie: Wie entstand der Grand Canyon?

Grand Canyon
US-amerikanische Forscher haben nun womöglich eine Erklärung dafür gefunden, wie der Grand Canyon entstanden ist. Die bisher rätselhafte Hebung des Colorado-Plateaus, durch das sich der Colorado River dann einschnitt, führt ein Team um Alan Levander von der Rice University in Houston auf einen dichten Klumpen Gesteinsmaterial zurück, der in der Colorado-Region von der Unterseite der Erdkruste abgerissen ist.

Seismische Anomalie unter dem Colorado-Plateau | Diese Darstellung zeigtdie Anomalie der P-Wellen-Geschwindigkeit unter dem Colorado-Plateau. Deutlich zu erkennen ist ein Tropfen dichten Materials, der in den Mantel herabhängt.
Bei seismischen Untersuchungen des Untergrunds fanden die Forscher in 70 bis 200 Kilometer Tiefe unter dem Grand Canyon eine Region, die Erdbebenwellen besser leitet als das umliegende Gestein, was auf kühleres und dichteres Material hindeutet. Diese Anomalie taucht senkrecht in das heiße Material des Mantels hinein. Die Wissenschaftler vermuten, dass der Verlust dieser Masse dazu geführt hat, dass das Colorado-Plateau aufstieg.

Seit mehr als einem Jahrhundert rätseln Geologen über die Ursache dieser Hebung, die relativ ruhig ablief, ohne das Knautschen, Brechen und Überschieben, das Gebirgsbildungsprozesse normalerweise begleitet. Die neue Hypothese der Forscher beginnt mit einem lange verschwundenen Meeresboden. Als der Superkontinent Pangäa im mittleren Jura auseinanderbrach, begann an seinem Westrand der Meeresboden unter den Kontinent abzutauchen. Diese ozeanische Kruste, als Farallon-Platte bezeichnet, ist bis auf einen kleinen Rest längst verschwunden, doch als weithin sichtbares Erbe hat sie – so die Vermutung der Forscher – unter anderem den Grand Canyon hinterlassen.
Hebung des Colorado-Plateaus | Diese schematische Darstellung zeigt den vermuteten Mechanismus für die Hebung des Plateaus. Durch den Kontakt mit der Farallon-Platte wurde der lithosphärische Mantel in der Region verändert, so dass er sich von der oberen Kruste löst und in den Mantel absinkt. Dadurch hob sich das Plateau um insgesamt etwa drei Kilometer.
Die Farallon-Platte existiert bis heute als seismische Anomalie tief im Erdmantel unter der Ostküste der USA. Auf ihrem Weg dorthin strich sie an der Unterseite des nordamerikanischen Kontinents entlang und veränderte die Bedingungen dort. Die abgetauchte Platte schnitt den Kontinent von der Wärme aus dem Erdinneren ab, so dass der untere Teil der Kruste darüber abkühlte. Zusätzlich beeinflusste das Wasser, das aus dem früheren Ozeanboden austrat, die Chemie der Gesteine: Eisenreiche Schmelzen drangen in die Unterseite des Kontinents ein und erstarrten dort.

Der obere Mantel unter dem Colorado-Plateau wurde auf diese Weise dichter und schwerer, verlor laut den Forschern Forschern dadurch seinen Auftrieb, bis er schließlich abriss. In die entstehende Lücke zwischen oberer und unterer Kruste strömte heißes Gesteinsmaterial aus der Asthenosphäre, und die vom Gewicht des unteren Mantels befreite Kruste begann sich zu heben: Der Colorado River konnte sich in das entstehende Hochplateau einschneiden und den Grand Canyon bilden. (lf)

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