Hoch hinaus

Wie bilden sich Berge?

17. Oktober 2018 Messungen in den Alpen

1200 Kilometer in ostwestliche und 250 Kilometer in nordsüdliche Richtung, dazu bis zu 5000 Meter hoch: Majestätisch erheben sich die Alpen über Europa. Vor rund 135 Millionen Jahren begannen sich die Gesteinsmassen zur heute mächtigsten Gebirgskette unseres Kontinents aufzutürmen.

Die Alpen sind die mächtigste Gebirgskette in Europa.

„Lange Zeit haben Forscherinnen und Forscher gedacht, dass sich Berge einzig durch die Kolli­sion tektonischer Platten bildeten", sagt Mark R. Handy. „Aber Berge wachsen selbst dann, wenn Platten gar nicht mehr kollidieren." Auch die Richtung, in die die Platten abtauchen, könne sich im Lauf der Zeit ändern. „Die spannende Frage ist: Warum?"

Handy ist Experte für Tektonik an der Freien Universität Berlin und Sprecher des DFG-Schwerpunktprogramms „Gebirgsbildungsprozesse in 4-Dimensionen (4D-MB)", das der Frage nach dem Warum seit 2017 nachgeht. „Wir wollen noch besser verstehen, wie sich Berge bilden und wie das im Zusammenhang mit Erdbeben steht", erklärt der Schweiz-Amerikaner. Dazu bauen die Forscherinnen und Forscher in den Alpen das weltweit größte und dichteste Netzwerk seismischer Stationen auf. Dieses „AlpArray" umfasst mehr als 600 Stationen zwischen Nizza und Wien in einem durchschnittlichen Abstand von 40 Kilometern. Beteiligt sind 64 wissenschaftliche Einrichtungen aus 17 Ländern – eine riesige Koordinationsaufgabe für Handy und seine Kolleginnen und Kollegen.

Die Stationen erfassen Erdbebenwellen in Echtzeit aus der ganzen Welt. „Je schneller eine Welle an einer Station in den Alpen ankommt, desto dichter und kälter ist das Material unter den Alpen", sagt Handy. „Dank unseres engmaschigen Netzwerks können wir vergleichen, wann und wie schnell eine Welle durch mehrere Stellen der Alpen läuft und somit Rückschlüsse über die Dichte- und Geschwindigkeitsverteilung im Erdinnern ziehen. Aus den Messdaten erstellen wir ein hochauflösendes tomografisches 3-D-Bild des Erdinnern unter den Alpen bis in eine Tiefe von rund 700 Kilometern. Die Methode ist mit einer Tomografie in der Medizin vergleichbar."

Erste Messungen haben bereits für Überraschungen gesorgt: So sehen zum Beispiel tektonische Platten unter Bergen anders aus als erwartet. „Statt flacher, abtauchender Bretter sind es eher Regentropfen mit unterschiedlichen Längen und Formen", berichtet Handy. Die Erkenntnisse sind auch wichtig für die Erdbebenforschung, insbesondere auf der Alpensüdseite, wo es immer wieder zu Beben kommt. Daher haben Seismologen in einem besonders gefährdeten Abschnitt im östlichen Teil der Alpen 143 Geräte in einem noch engeren Abstand von nur etwa 5 Kilometern aufgestellt: „Das ist unser Vergrößerungsglas, mit dem wir genauer hinsehen wollen."

Die seismologischen Aufzeichnungen sind nur im Zusammenhang mit anderen geowissenschaftlichen Daten zu deuten. Deshalb untersuchen die verschiedenen Spezialisten im Schwerpunktprogramm etwa die Erdstrukturen an der Erdoberfläche; einzelne Mineralkörner werden mit isotopengeochemischen Methoden analysiert. Als Nächstes wartet eine weitere Herkules-Aufgabe: die Unmengen von Daten auszuwerten und daraus ein Computermodell zu entwickeln. Damit wollen die Forscherinnen und Forscher im Schwerpunktprogramm nicht nur den Alpenuntergrund enträtseln, sondern auch die Entstehungsgeschichte und sogar die künftige Entwicklung des Gebirges simulieren. Mitte 2019 rechnet Handy mit tiefer greifenden Ergebnissen.

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