Tief unter der Erdkruste der Balkanhalbinsel stoßen seit Millionen Jahren zwei Kontinentalplatten aufeinander. Während sich die afrikanische Platte langsam unter die europäische schiebt, gelangte ein Stück dieser versenkten ozeanischen Kruste vor rund 40 Millionen Jahren weit entfernt von der eigentlichen Subduktionszone wieder an die Oberfläche. Dieses Phänomen, das als vertikale Extrusion bezeichnet wird, sorgt in der Geowissenschaft für Diskussionen. Ob der Gebirgszug der Rhodopen in Südbulgarien auf diesem Weg entstand, war bislang ungeklärt.
Forschende der Technischen Universität Bergakademie Freiberg präsentieren nun ein neues Modell, das den tektonischen Prozess physikalisch nachvollziehbar macht. In einer aktuellen Studie, erschienen in der Fachzeitschrift Geology, kommen Dr. Iskander Muldashev und Professor Thorsten Nagel zu dem Ergebnis, dass die Entstehung der Rhodopen erst vor etwa 40 Millionen Jahren begann. Nach dieser Analyse wäre der Gebirgszug damit deutlich jünger als bisher angenommen, nämlich 30 bis 50 Millionen Jahre.
Die Wissenschaftler stützen ihre Schlussfolgerung auf Computersimulationen, die die Bewegungen und Druckverhältnisse der tiefen Erdkruste abbilden. Demnach könnten riesige Bereiche der afrikanischen Platte in Tiefen bis zu 100 Kilometern versenkt und anschließend nahezu senkrecht wieder nach oben gedrückt worden sein. Der Auftrieb des Materials wäre dabei stark genug gewesen, um die darüberliegende europäische Kruste seitlich auseinanderzuschieben. Das erkläre, warum die Erdkruste in den Rhodopen trotz einer scheinbaren Dehnung von über 100 Kilometern eine ungewöhnlich große Mächtigkeit beibehalten habe.
Auch geochemische und mineralogische Analysen stützen dieses Szenario. Isotopenmessungen deuten darauf hin, dass die Versenkungs- und Hebungsprozesse im Gebiet der Rhodopen vor 40 bis 45 Millionen Jahren stattfanden – in einer Phase intensiver tektonischer Aktivität im Mittelmeerraum. Die Ergebnisse passen somit zeitlich zu den Modellrechnungen der Freiberger Forscher.
Für ihre Berechnungen nutzten Muldashev und Nagel die Hochleistungsrechner der Universität. Mit thermomechanischer Simulationssoftware ließen sich komplexe Deformationsvorgänge darstellen, wie sie beim Brechen und Fließen tief liegender Gesteine auftreten. Die Forscher sehen darin ein wichtiges Instrument, um Dynamiken im gesamten Erdmantel und die Entstehung von Gebirgen besser zu verstehen.
Neue Gesteinsproben aus dem Norden der Rhodopen, die im vergangenen Jahr in der Nähe von Plovdiv gesammelt wurden, sollen nun weiteren Aufschluss geben. Die geplanten Altersdatierungen könnten die bisherigen Modellannahmen bestätigen und dazu beitragen, eines der ältesten geologischen Rätsel Südosteuropas zu lösen.
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