Ein hartes Stück Fels, das sich unter Wyoming befinden könnte, könnte das Rätsel lösen, wie sich die Rocky Mountains gebildet haben, nach einer neuen Idee, die erklärt, warum einige Gebirgszüge weiter landeinwärts existieren als erwartet.
Normalerweise bilden sich Berge in Küstennähe an Stellen, an denen ozeanische Platten unter Kontinentalplatten tauchen oder subduzieren (verschaffen Sie sich einen Überblick über die Plattentektonik). Aber bei etwa 620 Meilen (1.000 Kilometer) landeinwärts sind die nordamerikanischen Rocky Mountains (siehe Karte) unerwartet weit östlich vom tektonischen Kollisionspunkt.
Die vorherrschende Hypothese für die Entstehung der Rockies, die sogenannte Flat-Slab-Subduktion, besagt, dass die pazifische ozeanische Platte in einem ungewöhnlich flachen Winkel unter die nordamerikanische Platte tauchte.
Aber vor etwa 70 Millionen Jahren stieg die Tauchplatte auf mysteriöse Weise an und begann entlang der Unterseite des Kontinents zu kratzen, was Reibung erzeugte, die die Berge nach oben drückte.
Sehen Sie sich das Video der Flat-Slab-Theorie zur Herstellung der Rockies an.
Die neue Theorie beruht nicht auf dem seltsamen Verhalten der unteren Platte. Stattdessen schlagen die Autoren einen völlig neuen Mechanismus für den heftigen Ausbruch der Rockies vor, der auf der Zusammensetzung und Form der oberen Platte basiert.
Bis jetzt hat niemand vorgeschlagen, dass die Unterseiten eines Kontinents der wichtigste Faktor für das Auftreten von Bergen sein könnten, sagte Studienleiter Craig Jones, ein Geologe an der University of Colorado in Boulder.
„Wir fügen der Menagerie einen neuen Flügel hinzu“, sagte Jones. „Sie können nicht nur beeinflussen, wie dies funktioniert, indem Sie die subduzierende Platte ändern, sondern auch, was oben ist.“
Rocky Mountains aus unterirdischen Quellen geboren?
Das neue Papier, veröffentlicht in der Februar—Ausgabe der Zeitschrift Geosphere, sagt, dass es eine besonders dicke, starke Region der Lithosphäre — die äußere Schicht der Erde, einschließlich der Kruste und etwas Mantel – unter Wyoming gegeben haben könnte.
Diese ungewöhnliche Landmasse, ein Überbleibsel aus mehreren Milliarden Jahren zuvor, könnte bis zu 180 Meilen (300 Kilometer) dick gewesen sein und ein gewaltiges Hindernis für den Abwärtsfortschritt der ozeanischen Platte darstellen.
Nach der neuen Theorie erlebte die tauchende ozeanische Platte einen engen Druck, als sie versuchte, unter Wyoming zu drücken. Dies erzeugte einen Sog, der den Fluss von mehr flüssigen Mantelgesteinen, die zwischen den beiden Platten eingeschlossen waren, behinderte.
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Die resultierende Spannung zog einen Teil der ozeanischen Platte in diesem Bereich höher, während sie die Kontinentalplatte nach unten riss und das Wyoming-Colorado-Becken bildete, so die Theorie.
In diesem Szenario kann man sich die Kontinentalplatte wie eine Gummiplatte vorstellen, die mit einer Schicht Melasse überzogen ist — Gestein, das sich über weite Zeiträume wie eine dicke Flüssigkeit verhält — sagte Jones.
Als der „Gummi“ heruntergezogen wurde, floss die Melasse der Erde in die Vertiefung, wodurch eine dickere Gesteinsregion entstand.
Durch die Kompression in dieser Region entstanden Verwerfungen tief unter der Erde, die es Gesteinsschichten ermöglichten, nach oben zu stoßen und die Rocky Mountains zu bilden. (Holen Sie sich Reisetipps für den Besuch des Rocky Mountain National Park.)
Vor etwa 45 Millionen Jahren entspannte sich die ozeanische Platte unter Nordamerika in einen normaleren Winkel, wobei die Vorderkante in Richtung Erdkern abfiel.
Die Vorstellung, dass nur ein Teil der ozeanischen Platte durch Absaugung hochgezogen wurde, erklärt, warum das Colorado-Plateau südlich der Rockies relativ ungestört erscheint, obwohl es auch auf der subduzierenden Platte fuhr.
Die Autoren schlagen vor, dass die Lithosphäre unter dem Plateau nicht so dick war, so dass sie den Fortschritt der ozeanischen Platte nicht so stark beeinträchtigte.
Nächster Halt: Die Anden
Bisher gibt es keine soliden Beweise für eine seltsame Landmasse unter Wyoming. Aber die neue Hypothese „stellt diese Idee in Frage, dass wir verstehen, was vor sich geht“, sagte Basil Tikoff, ein Strukturgeologe an der University of Wisconsin in Madison, der nicht an der Arbeit beteiligt war.
„Die Gemeinde glaubt zu wissen, dass eine Flachplattensubduktion stattgefunden hat“, sagte er. „Aber tatsächlich tun wir das nicht.“
Wenn alles, was nötig war, um die Rocky Mountains zu schaffen, das Schleifen einer Platte gegen eine andere war, dann sollten wir auf den meisten Kontinenten große, weit ins Landesinnere reichende Gebirgszüge sehen, fügte er hinzu. Die Tatsache, dass wir dies nicht tun, scheint laut Tikoff der Flat-Slab-Hypothese entgegenzuwirken.
„Der einzige Mechanismus, den wir für Merkmale haben, die genau so aussehen, ist eine Kollision“, sei es dort, wo sich subduzierende Platten zuerst treffen oder tiefer und weiter im Landesinneren, wie es in der neuen Theorie vorgestellt wird, sagte er.
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Mihai Ducea, ein Geowissenschaftler an der Universität von Arizona, nannte die neue Forschung ein „Paradigmenwechselpapier, auf das wir lange gewartet haben, um die meisten Beobachtungen zu erklären, die wir hier im Westen haben.“
Zusätzlich zu den Rocky Mountains könnte sich der Colorado Mineral Belt — ein Streifen magmatischen Gesteins und Edelmetalls, der sich vom Südwesten Colorados bis nach Boulder erstreckt — gebildet haben, als die außergewöhnliche Saugspannung Teile des Mantels schmelzen und an die Oberfläche steigen ließ.
In der Flachplattenhypothese wurde der Mineralgürtel „als Zufall abgeschrieben, wie der Kontinent gebaut worden war, anstatt als grundlegender Hinweis“, sagte Studienleiter Jones.
Ducea, der das Papier vor der Veröffentlichung überprüfte, sagte, er würde die Studie gerne auf die Anden anwenden, die sich als „lebendes Labor“ zum Testen der neuen Hypothese herausstellen könnten.
„Es ist das perfekte Äquivalent zu West-Nordamerika, außer jünger“, sagte Ducea. „Einige der Dinge, von denen wir glauben, dass sie hier vor 70 Millionen Jahren stattgefunden haben, geschehen heute unter Teilen Zentral-Südamerikas.“