Süddeutsche Zeitung

Geologie:In Ostafrika könnte ein neuer Ozean entstehen

Im Osten Afrikas zerren gewaltige tektonische Kräfte an den Erdplatten. Am Ende könnte nicht nur ein Stück Kontinent abbrechen.

Text: Angelika Jung-Hüttel / Fotos: Bernhard Edmaier

Am Horn von Afrika zerbricht die Erdkruste. "Dieser gewaltige Prozess hat eine schauerliche, albtraumhafte Wüstenlandschaft entstehen lassen", schrieb der französische Vulkanologe Haroun Tazieff im Februar 1970 im Magazin Scientific American. "Es scheint sich dort ein neuer Ozean zu entwickeln."

Tazieff berichtet in diesem Artikel über das bis dahin kaum erforschte Afar-Dreieck, eine heiße, trockene Tiefebene im Grenzgebiet von Eritrea, Äthiopien und Dschibuti. Sie ist fast viermal so groß wie die Schweiz, stößt im Westen an die bis zu 4500 Meter hohen äthiopischen Berge und im Süden an das fast ebenso hohe Somali-Hochland. Im Nordosten grenzt sie an die Küste der Meerenge Bab al-Mandab, die das Rote Meer mit dem Golf von Aden verbindet.

Große Teile der Tiefebene liegen hundert Meter und mehr unter Meeresniveau. Es ist eine lebensfeindliche Gegend. Über 50 Grad Celsius heiß kann tagsüber die Luft werden, die über dem dunklen, braunschwarzen Felsboden flimmert. Nur ein paar ausgedörrte Sträucher und Grasbüschel zeugen davon, dass es hin und wieder regnet.

Es gibt auch Seen mit extrem salzigen Wasser. Der türkisblaue Lac Assal im Zentrum des Afar-Dreiecks gehört mit 35 Prozent Salzgehalt zu den salzigsten Gewässern der Erde. Der Volksstamm der Afar, nach dem diese Gegend benannt ist, baut das Salz seit Jahrhunderten an den Seeufern ab und transportiert die schweren Blöcke mit Kamelen, heute auch mit Lastwagen, in die weit entfernten Städte und Siedlungen im Bergland.

Dominiert wird das gottverlassene, öde Land des Afar-Dreiecks jedoch von unzähligen Kratern kleiner und großer Vulkane, und von langen Rissen und Spalten, die sich über Hunderte Meter tief in das dunkle Lavagestein einschneiden.

Tazieff hatte Ende der 1960er-Jahre zusammen mit französischen, italienischen und amerikanischen Kollegen drei Expeditionen in dieses Gebiet unternommen, das als eine Schlüsselstelle der damals noch jungen Theorie der Plattentektonik gilt. Denn im Afar-Dreieck laufen drei große Bruchlinien der Erdkruste, auch Grabenbrüche oder Rifts genannt, wie im Zentrum eines Ypsilons zusammen. Der Bruch, der sich längs durch das Rote Meer zieht, kommt von Nordwesten, der Bruch im Golf von Aden von Osten und von Südwesten der berühmte Ostafrikanische Grabenbruch. Die Geologen sprechen von einem Tripelpunkt.

Die 3600 Kilometer lange geologische Struktur ist sogar aus dem Weltraum zu erkennen

Davon gibt es viele auf der Erde. Das Besondere am Tripelpunkt im Afar-Dreieck: Zwei ozeanische Bruchzonen, die über Hunderte Kilometer weit tief unter dem Meer verlaufen, tauchen dort über dem Wasserspiegel auf und vereinigen sich mit einem kontinentalen Rift, eben dem Ostafrikanischen Grabenbruch. Dieser zieht sich 3600 Kilometer weit Richtung Süden bis nach Mosambik. Er ist sogar aus dem Weltall zu erkennen. Wie eine lange runzelige Narbe verläuft die 30 bis 100 Kilometer breite Bruchzone, die geprägt ist von hohen Bergen, tiefen Senken dazwischen und Ketten lang gestreckter Seen, durch die Wüsten und Savannen Ostafrikas.

Tazieff ging schon vor 50 Jahren davon aus, dass sich dieses kontinentale Rift zu einem neuen Meeresarm entwickeln wird, und entfachte damit eine Diskussion, die seit dem Aufkommen der plattentektonischen Theorie unter Geowissenschaftlern geführt wird. Bricht in Ostafrika ein Stück Kontinent ab und entsteht dabei ein neuer Ozean oder nicht?

"Die Frage ist immer noch offen", sagt Sascha Brune vom Geoforschungszentrum GFZ in Potsdam. Der Physiker befasst sich seit vielen Jahren mit der Plattentektonik, also mit der Bewegung der acht großen und mehreren kleinen, über hundert Kilometer dicken Kontinentalplatten, die auf dem heißen Erdinnern driften. Einige kollidieren, dann entstehen Gebirge wie die Alpen oder der Himalaja. Andere schrammen aneinander vorbei wie in Kalifornien an der San-Andreas-Verwerfung. Die Platten können aber auch zerreißen, wobei die Bruchteile dann auseinander driften, so ist es in Ostafrika.

Noch 1000 Kilometer entfernt vom Epizentrum des Bebens wurden Häuser evakuiert

"Was für ein Zerbrechen von Afrika und die mögliche Entstehung eines neuen Ozeans spricht, ist ganz offensichtlich", so Brune. Es sind zum einen die vielen Erdbeben, die in dieser Region registriert werden, und die immer wieder neue Risse in der Erdkruste erzeugen. Sie sind nicht nur im Afar-Dreieck zu sehen, sondern an vielen Stellen entlang des Ostafrikanischen Grabenbruchs.

Bei einem der letzten schweren Beben im September 2005 öffnete sich zum Beispiel im Afar-Dreieck eine neue Spalte, 65 Kilometer lang, bis zu sieben Meter breit und teilweise so tief, dass kein Grund zu sehen war. Wolken aus Staub und vulkanischer Asche schossen in den Himmel, wie Hirten der Afar berichteten. Kurz darauf, im Dezember 2005 gab es ein Beben der Stärke sieben auf der Richterskala im dünn besiedelten Westen Tansanias, das in ganz Ostafrika zu spüren war. Noch 1000 Kilometer vom Epizentrum des Bebens entfernt, in der kenianischen Hauptstadt Nairobi, wurden mehrstöckige Häuser evakuiert. Menschen strömten in Panik auf die Straßen.

Durch die Spalten, welche die Erdbeben aufreißen, kann Magma, heiße Gesteinsschmelze, aus der Tiefe zur Erdoberfläche aufsteigen. So sind im Lauf der Zeit die vielen Vulkane im Bereich des ostafrikanischen Rifts entstanden - "weitere Zeugen für die schon seit Jahrmillionen andauernde Unruhe im Untergrund Ostafrikas", erklärt Sascha Brune.

Dazu zählt zum Beispiel der Erta-Ale-Vulkan im Afar-Dreieck, einer der wenigen Vulkane der Erde mit einem brodelnden Lavasee in ihrem Krater. Und auch der höchste Berg Afrikas, der 5895 Meter hohe Kilimandscharo, ist ein Vulkanmassiv. Allerdings weiß niemand, wann er zum letzten Mal ausgebrochen ist. Er gilt jedoch immer noch als aktiv, weil Fumarolen, heiße Schwefelgase, aus seinen Kratern strömen.

Mit modernen Methoden und Messtechniken am Boden, von Flugzeugen und von Satelliten aus haben sich Wissenschaftler in den vergangenen Jahrzehnten ein immer detaillierteres Bild vom Untergrund

Ostafrikas verschafft - vor allem vom Bereich unter der Erdkruste, die zusammen mit dem oberen Mantel die harte Gesteinshülle der Erde - die Lithosphäre - bildet. Dort, in der hochviskosen, heißen Masse des tieferen Erdmantels entdeckten sie einen Superplume, einen gigantischen Magmastrom. "Dieser Superplume ist einer der am besten untersuchten im Innern unseres Planeten", schwärmt Sascha Brune.

Die Geowissenschaftler können ziemlich genau nachvollziehen, wohin sich dieser Magmastrom im Erdinnern bewegt. Er steigt von der Grenze zwischen Erdkern und Erdmantel in 2900 Kilometern Tiefe unter Südafrika auf und schiebt sich unter der Lithosphäre der ostafrikanischen Länder bis zur arabische Halbinsel jenseits des Roten Meeres hinein. Dabei sondern sich immer wieder kleinere Plumes ab, die zur Erdoberfläche empordringen.

Diese heißen Massen im Erdinnern drücken gegen die Lithosphäre Ostafrikas. Die Folge: Die harte, spröde Gesteinsschale wird in dem Bereich, in dem sich der Superplume erstreckt, aufgewölbt und dabei so stark gedehnt, dass sie aufreißt. Das Land sackt parallel zur Wölbungsachse treppenartig ein, eine grabenähnliche Einsenkung - ein Rift - entsteht.

Am deutlichsten zeigt sich dieser gewaltige geologische Vorgang im Afar-Dreieck sowie im Roten Meer und im Golf von Aden. Dort ist der Dehnungsprozess weit fortgeschritten. Schon vor Jahrmillionen, am Ende des Tertiärs, war die Lithosphäre so ausgedünnt, dass sie auseinanderbrach.

Ein internationales Forscherteam um Frank Zwaan von der Universität in Florenz hat die Geschichte dieses Prozesses mithilfe geophysikalischer Messungen rekonstruiert. Demnach begann die Dehnung vor etwa 130 Millionen Jahren, als die arabische Halbinsel noch ein Teil der afrikanischen Kontinentalplatte war.

Vor 30 Millionen Jahren ist der Kontinent zuerst im Bereich des heutigen Golf von Aden eingerissen. Die Abspaltung pflanzte sich in den Bereich des heutigen Roten Meeres fort. Vor zehn Millionen Jahren schließlich zerbrach der afrikanische Kontinent entlang dieser beiden jungen Meeresarme. Dann löste sich die Arabische Platte, driftete gegen Norden, kollidierte mit Eurasien und faltete das Zagrosgebirge im heutigen Iran auf.

Dort, wo das Rote-Meer-Rift im Afar-Dreieck auftaucht, geht die Dehnung heute noch weiter, sagen Zwaan und seine Kollegen. Im Nordwestteil des Dreiecks, in der 120 Meter unter Meeresniveau liegenden Danakil-Senke, bilden sich neue Bruchzonen, der Untergrund weitet sich immer noch senkrecht zur Achse des Roten Meeres um bis zu zwei Zentimeter im Jahr.

Ebenfalls in dieser Ecke des Afar-Dreiecks haben weitere Forscher 650 Meter tief in den Boden der Danakil-Senke hineingebohrt und vor Kurzem ihre Ergebnisse vorgestellt. Ihnen zufolge hat das Rote Meer schon in der Vergangenheit versucht, sich in Richtung Ostafrika auszubreiten. Das lässt sich an den abwechselnden Sand-, Ton- und Salzschichten in den Bohrkernen ablesen.

Demnach ist das Rote Meer in den letzten 125 000 Jahren zweimal in den Nordwestteil des Afar-Dreiecks hineingeschwappt. Das Wasser ist bei der Wüstenhitze im Lauf der Zeit jedes Mal verdunstet und hat dabei die Salzschichten hinterlassen. Einen weiteren Beleg für diese Annahme liefern die fossilen Korallenriffe am Rand einiger Vulkankrater in der Danakil-Senke, die heute auf trockenem Land liegen.

Teiche aus ätzender gelber, orangefarbener, grüner Lauge, dazwischen Salzskulpturen

Nur wenige Kilometer von der Bohrstelle entfernt offenbart sich, was die Natur hervorbringen kann, wenn Vulkanismus und Salzablagerungen im Untergrund zusammen treffen. Im Geothermalgebiet von Dallol hat heißes, mit Salzen beladenes Quellwasser eine Landschaft wie von einem anderen Stern geschaffen. Teiche aus ätzender gelber, orangefarbener und grünlicher Salzlauge schimmern in salzverkrusteten Becken zwischen meterhohen Salzskulpturen.

Die Farbe kommt von verschiedenen Eisenchlorid-Verbindungen, die das kochend heiße Wasser aus dem Untergrund herausgespült und an der Luft abgesetzt hat. Spuren von Metalloxiden und Fluoriden färben die weißen Salzkrusten gelb und rostbraun. Das Dallol ist wohl der extremste Landstrich in dem von Tazieff als schauerlich und albtraumhaft beschriebenen Afar-Dreieck.

All diese Phänomene, die aktiven Vulkane, die von Erdbeben erzeugten Risse und die heißen Quellen sprechen für andauernde Unruhe und Bewegung im Afar-Dreieck, eine ständige Dehnung des ostafrikanischen Grabens und die mögliche Entstehung eines Ozeans.

Dennoch gibt es auch Argumente dagegen. "Die Dehnung dort findet zu langsam statt, als dass der Kontinent zerbrechen könnte, und Raum geschaffen wird für einen neuen Meeresarm", sagt Sascha Brune vom GFZ. Sie beträgt zur Zeit fünf Millimeter pro Jahr im Afar-Gebiet, wird Richtung Süden immer geringer und ist in Mosambik mit nur einem Millimeter pro Jahr kaum noch messbar.

Der Wissenschaftler begründet seine Aussage mit einem Vergleich. Denn es gibt einige Bruchzonen auf der Erde, die sich im Lauf vieler Millionen Jahre zu einem Ozeanbecken geweitet haben - wie zum Beispiel im südlichen Atlantik. Dieser Ozean ist beim Zerbrechen des urzeitlichen Großkontinents Pangäa entstanden, als sich die südamerikanische von der afrikanischen Kontinentalplatte trennte.

Brune und seine Kollegen am GFZ haben das Aufreißen des Südatlantik-Beckens nachvollzogen, indem sie alle verfügbaren geologischen Analysen und geophysikalischen Daten sammelten, um diese mit numerischen Modellen zu vergleichen, mit denen sich die komplexe Verformung von Erdplatten simulieren lässt. Sie fanden auf diese Weise Gesetzmäßigkeiten, nach denen sich die Kontinentalplatten beim Zerbrechen verhalten.

"Die Trennung von Südamerika und Afrika begann sehr langsam mit fünf bis sieben Millimetern pro Jahr über einen Zeitraum von 20 Millionen Jahre hinweg", erklärt der Physiker. Auch dort drückte ein Mantelplume, ein Aufstrom heißer, hochviskoser Gesteinsmassen, gegen die Lithosphäre, wodurch sie gedehnt, ausgedünnt und geschwächt wurde. "Vor etwa 125 Millionen Jahren, im Erdzeitalter der Kreide, beschleunigte sich der Trennungsprozess auf 40 Millimeter pro Jahr", erklärt er weiter. Innerhalb von nur wenigen Millionen Jahren wurde das Rift auseinandergerissen, der Untergrund senkte sich immer weiter ab und die Ozeanisierung setzte ein.

"Das ist wie mit einem altersschwachen Seil beim Tauziehen", erläutert Brune. "Es dehnt sich erst langsam, bevor es ruckartig zerreißt."

In diesem Kreislauf zerfallen die Platten, dann vereinigen sie sich zu einem Superkontinent

Verglichen damit befindet sich der ostafrikanische Grabenbruch mit einer derzeitigen Dehnung von einem bis fünf Millimeter pro Jahr gerade in der langsamen Phase. Jetzt kommt es darauf an, so Brune. "Wenn die hochviskosen Gesteinsmassen, die vom Erdinnern her aufdringen und in der Lithosphäre stecken bleiben, genug Zeit haben, um abzukühlen und auszuhärten, dann könnte die Bewegung zum Stillstand kommen und das Rift könnte erlahmen", so der Wissenschaftler - gemäß einer alten geologischen Faustregel, die besagt, dass an einem Tripelpunkt wie im Afar-Dreieck, wo drei Rifts zusammentreffen, immer einer von den drei Riftarmen "abstirbt".

Der Ostafrikanische Grabenbruch ist nach heutiger Erkenntnis also vergleichbar mit einer noch relativ stabilen Sollbruchstelle. Der Bruch Ostafrikas ist angelegt. Ob und wann die Abtrennung stattfindet, ist offen. Trotzdem haben die beiden möglichen Bruchteile nach "Birds Plattenmodell", der international anerkannten Liste der tektonischen Platten der Erde, schon einen Namen. Der Teil westlich des ostafrikanischen Grabenbruchs heißt Somalische Platte, der Rest der afrikanischen Kontinentalplatte heißt Nubische Platte.

Ob Afrika nun zerbricht oder nicht - dieser Prozess umfasst nur einen winzigen Abschnitt in der 4,5 Milliarden Jahre dauernden Geschichte unseres Planeten. Noch nicht bekannt ist, zu welchem Zeitpunkt nach der Geburt der Erde deren damals noch frische Lithosphäre in Großschollen zerfallen ist, die auf den hochviskosen Gesteinsmassen des Erdmantels zu driften begannen. Sicher ist jedoch, dass sich diese Platten alle paar Hundertmillionen Jahre zu einem Groß- oder sogar zu einem alle Schollen umfassenden Superkontinent verbinden, der dann erneut zerfällt. Diese vergangenen Welten haben so klingende Namen wie Pangäa, Gondwana, Laurussia, Pannotia oder Rhodinia.

In diesem seit Jahrmilliarden dauernden Kreislauf wird es in etwa 250 Millionen Jahren wieder einen Superkontinent geben. Derzeit existieren drei Modelle: Amasia, Novopangäa und - das bekannteste unter den dreien - Pangea Proxima.

Haroun Tazieff, der als einer der ersten Wissenschaftler die mögliche Entstehung eines neuen Ozeans in Ostafrika erforschte, würde die beiden ersten Modelle favorisieren. Denn nach deren Prognosen wird das heutige Afrika in etwa 100 Millionen Jahren auseinandergebrochen sein, mit einem neuen Ozean zwischen den beiden Bruchstücken, der Nubischen und der Somalischen Platte.

Anders ist es bei Pangäa Proxima. Das Modell stammt von einem Wissenschaftlerteam um den amerikanischen Geologen Christopher Scotese, der sich seit den 1970er-Jahren sein ganzes Arbeitsleben in seinem Projekt "Paleomap" mit der Rekonstruktion erdgeschichtlicher Plattenkonstellationen befasst hat.

Nach seiner Theorie wird Afrika nicht in eine Nubische und Somalische Platte zerbrechen. Im Gegenteil: Die afrikanische Platte wird sich - wie schon heute auch - weiterhin in einer leichten Rotation im Uhrzeigersinn nach Norden gegen die eurasische Platte schieben, was unter anderem auch die Alpen aufgefaltet hat.

Aufgrund dieses Schubs von Afrika wird nach Scoteses Vorstellungen in ferner Zukunft nicht nur das Mittelmeer verschwinden, sondern es werden sich auch das Rote Meer und der Golf von Aden wieder schließen.

Die Dehnung im ostafrikanischen Grabenbruch wird zum Stillstand kommen. Denn der Ozean östlich von Afrika wird sich verkleinern. "Es wird in den kommenden 250 Millionen Jahren bis zur Entstehung des Superkontinents Pangäa Proxima im Osten von Afrika keinen Raum geben, in den hinein eine Somalische Platte driften könnte", so der Geologe auf Nachfrage. "Denn die Antarktis wird sich, ebenso wie Australien, nach Norden bewegen, um schließlich mit Asien zu kollidieren." Aber, so der Wissenschaftler weiter, natürlich sei das wissenschaftliche Spekulation, die allerdings schon auf seinen Forschungen zur globalen Plattentektonik in der Erdgeschichte beruht.

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SZ vom 20.06.2020/hmw
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