Читать книгу Plattentektonik - Wolfgang Frisch - Страница 24

Ein kontinentaler Grabenbruch, auch Rift (engl. Spalte, Riss) genannt, ist eine schmale und lang gestreckte Struktur in der Erdkruste, die an der Erdoberfläche ihren Ausdruck in einer zentralen Einsenkung entlang der Grabenachse findet (Abb. 3.1, 3.2). Die Grabenschultern flankieren den Graben und stellen hochgehobene Zonen dar, die steil nach innen (zum Grabenbruch hin) abfallen und eine flache Abdachung nach außen hin aufweisen. Das bekannteste Beispiel ist das Ostafrikanische Grabenbruchsystem. Manche Grabenbrüche werden von Transformstörungen abgeschnitten und setzen sich an anderer Stelle fort. Ein Beispiel hierfür ist der Oberrheingraben, dessen südliche Fortsetzung im Bresse- und Rhônegraben zu finden ist (siehe unten). Grabenbruchsysteme stellen Dehnungszonen in der Erdkruste und dem lithosphärischen Mantel dar, die Kruste bzw. Lithosphäre wird entlang dieser Zonen ausgedünnt (Abb. 3.3). Es gibt aber auch breite Dehnungszonen, die ihren Ausdruck nicht in einem lang gestreckten Grabenbruch, sondern in einer flächigen Krustenzerrung mit hintereinander gestaffelten Gräben finden. Das beste Beispiel hierfür ist die Basin-and-Range-Provinz im westlichen Nordamerika. Es gibt auch Grabenbrüche in ozeanischer Kruste. Hierher gehören vor allem die lang gestreckten Mittelozeanischen Rücken, auf die in Kapitel 5 eingegangen wird.

Der Dehnungsbetrag von Grabenbrüchen quer zur Grabenachse kann sehr unterschiedlich sein und bewegt sich zwischen etwa 5 km beim Oberrheingraben und 50 km beim Rio-Grande-Rift in New Mexico. Bei den kontinentalen Grabenbrüchen geht die Dehnung in der Oberkruste bis in etwa 15 km Tiefe durch Bruchbildung vor sich, was sich durch Erdbeben bemerkbar macht. In der tieferen Kruste findet hingegen plastische („duktile“) Verformung statt, da die dort heißeren Gesteine vorwiegend bruchlos deformiert werden: Sie sind plastisch knetbar, ohne jedoch geschmolzen zu sein. Die Störungen oder Verwerfungen in der Oberkruste, die zur Einsenkung des Grabens führen, sind Abschiebungen, die typischerweise Einfallswinkel von 60 bis 65° zum Grabeninneren aufweisen (Abb. 3.2). Der Hangendblock, das ist jener Block, der oberhalb jedes beliebigen Punkts auf der Störungsfläche liegt, wird dabei relativ zum Liegendblock nach unten bewegt. Dadurch entsteht die Einsenkung des Grabens. Durch diese Abwärtsbewegung der Hangendscholle entsteht eine Dehnung in der horizontalen Richtung senkrecht zur Grabenachse und eine Verkürzung in der Vertikalen (= Krustendehnung und -ausdünnung).

Abb. 3.1: Die großen jungen kontinentalen Gra benbruchsysteme der Erde.

Abb. 3.2: Schematisches Blockbild eines Grabenbruchs.

Abb. 3.3: Wichtigste Eigenschaften von aktiven und passiven Grabenbrüchen [Condie 1997].

Durch die Dehnung der Lithosphäre steigt die Asthenosphäre höher auf als dies unter Kontinenten üblich ist (Abb. 3.3). Dabei wird der Wärmefluss erhöht, und es kommt zur Schmelzbildung in der obersten Asthenosphäre oder dem lithosphärischen Mantel. Die vorwiegend basaltischen Mantelschmelzen können die Kruste durchschlagen und Vulkane speisen, oder sie bleiben an der Basis der kontinentalen Kruste oder innerhalb der Kruste als Magmakammern stecken. Die Magmen können ihre Zusammensetzung durch Aufnehmen von Krustenmaterial (Assimilation) und Differentiation verändern und bei weiterer Krustendehnung bis zur Oberfläche aufsteigen und dort Vulkane mit sehr unterschiedlicher Zusammensetzung aufbauen. Die Differentiation erfolgt durch Abscheiden von Kristallen mit hohem Schmelzpunkt und deren Entzug aus der Schmelze, z. B. durch Absinken auf den Boden der Magmakammer.