Vulkanisches Gestein als Archiv der Erdgeschichte: An Bord der METEOR durchtrennt eine Wissenschaftlerin eine Gesteinsprobe, die vom King’s Trough geborgen wurde.
Foto: Fabian Hampel, GEOMAR
Die Kettensackdredge kommt zurück an Bord: Mit ihr können gezielt Gesteinsproben aus mehreren tausend Metern Wassertiefe genommen werden.
Foto: IfM-GEOMAR
Bathymetrische Karte des King’s Trough Komplexes mit den dazugehörigen tiefen Becken am östlichen Ende (Peake und Freen Deeps), basierend auf den kombinierten Daten der GEOMAR Expedition M168 und der portugiesischen Expedition EMEPC/PEPC/LUSO/2013. Blickrichtung schräg von Süden mit 4-facher Überhöhung.
Übersichtskarte des östlichen Nordatlantik (unten links) basierend auf www.gebco.net.
Der „Grand Canyon“ des Atlantiks
Wie eine wandernde Plattengrenze und heißes Mantelmaterial eine der größten Schluchten des Ozeans formten
Tiefe Schluchten an Land, wie der amerikanische Grand Canyon, entstehen meist durch die Kräfte fließenden Wassers. Im Meer findet ein vergleichbarer Prozess nicht statt. Trotzdem gibt es dort Strukturen, die in ihren Dimensionen selbst die größten Canyons an Land übertreffen. Ein solcher Unterwasser-Canyon mit gewaltigen Ausmaßen liegt rund tausend Kilometer vor der portugiesischen Küste: der King’s Trough Complex. Er besteht aus einem etwa fünfhundert Kilometer langen System aus parallelen Gräben und tiefen Becken. An seinem östlichen Ende liegt mit dem Peake Deep eine der tiefsten Stellen des Atlantiks.
Was hat zur Entstehung dieser Struktur geführt? Dazu präsentiert ein internationales Team unter Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel nun neue Erkenntnisse im Fachmagazin Geochemistry, Geophysics, Geosystems (G-Cubed) der American Geophysical Union (AGU).
„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, Meeresgeologin am GEOMAR. „Unsere Ergebnisse zeigen nun erstmals, warum sich diese außergewöhnliche Struktur genau an dieser Stelle gebildet hat.“
Meeresboden öffnete sich wie ein Reißverschluss
Die neue Studie legt nahe, dass zwischen etwa 37 und 24 Millionen Jahren eine Plattengrenze zwischen Europa und Afrika vorübergehend genau durch diese Region des Nordatlantiks verlief. Entlang dieser Grenze wurde die Erdkruste gedehnt und brach auf – ähnlich wie bei einem Reißverschluss, der sich von Ost nach West öffnet.
Das Besondere: Schon bevor sich die Plattengrenze dorthin verlagerte, war die ozeanische Kruste in diesem Gebiet ungewöhnlich dick und thermisch verändert. Grund dafür war der Aufstieg von heißem Material aus dem Erdmantel, ein sogenannter Mantelplume – ein langanhaltender Strom heißen Gesteins aus großer Tiefe. Die Forschenden interpretieren diesen als frühen Ausläufer des heutigen Azoren-Mantelplumes.
„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, Meeresgeologe am GEOMAR. „Als sich die Plattengrenze später weiter nach Süden in Richtung der heutigen Azoren verlagerte, kam auch die Bildung des King’s Trough zum Stillstand.“
Der King’s Trough ist damit ein anschauliches Beispiel dafür, wie Prozesse tief im Erdmantel und Bewegungen der darauf „schwimmenden“ Erdplatten miteinander verknüpft sind und wie frühere Mantelaktivität den Ort späterer tektonischer Verformungen mitbestimmen kann.
Die Ergebnisse helfen nicht nur, die geodynamische Entwicklung des Atlantiks besser zu verstehen. Sie liefern auch Hinweise darauf, wie ähnliche Prozesse heute ablaufen. Im Bereich der Azoren bildet sich mit dem sogenannten Terceira Rift derzeit ein vergleichbares Grabensystem – erneut in einer Region mit ungewöhnlich verdickter ozeanischer Kruste.
Expedition, Gesteinsproben und Altersbestimmung
Die Erkenntnisse basieren auf Daten der Forschungsexpedition M168 mit dem Forschungsschiff METEOR im Jahr 2020, die von Antje Dürkefälden geleitet wurde. Mit einem hochauflösenden Sonarsystem wurde zunächst eine genaue Karte des Gebiets erstellt, anschließend entnahmen die Forschenden mit einer Kettensackdredge gezielt vulkanische Gesteine aus verschiedenen Bereichen des Grabensystems.
Im Labor untersuchten die Wissenschaftler:innen die chemische Zusammensetzung der Proben. An der Universität in Madison (Wisconsin, USA) wurde das Alter ausgewählter Gesteine bestimmt. Ergänzende bathymetrische Daten stellte das portugiesische Forschungszentrum Estrutura de Missão para a Extensão da Plataforma Continental (EMEPC) zur Verfügung. An der Studie beteiligt waren zudem Forschende der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg.
Originalpublikation:
Dürkefälden, A., Geldmacher, J., Hauff, F., Stipp, M., Garbe-Schönberg, D., Frick, D. A., Jicha, B., Ribeiro, L. Pinto, Gutjahr, M., Schenk, J. & Hoernle, K. (2025): Origin of the King’s Trough Complex (North Atlantic): Interplay Between a Transient Plate Boundary and the Early Azores Mantle Plume. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 26(12), Art. e2025GC012616.
Vulkanisches Gestein als Archiv der Erdgeschichte: An Bord der METEOR durchtrennt eine Wissenschaftlerin eine Gesteinsprobe, die vom King’s Trough geborgen wurde.
Foto: Fabian Hampel, GEOMAR
Die Kettensackdredge kommt zurück an Bord: Mit ihr können gezielt Gesteinsproben aus mehreren tausend Metern Wassertiefe genommen werden.
Foto: IfM-GEOMAR
Bathymetrische Karte des King’s Trough Komplexes mit den dazugehörigen tiefen Becken am östlichen Ende (Peake und Freen Deeps), basierend auf den kombinierten Daten der GEOMAR Expedition M168 und der portugiesischen Expedition EMEPC/PEPC/LUSO/2013. Blickrichtung schräg von Süden mit 4-facher Überhöhung.
Übersichtskarte des östlichen Nordatlantik (unten links) basierend auf www.gebco.net.
