Wie weit entfernte Kräfte die Öffnung des Golfs von Kalifornien beschleunigt haben könnten

Geodynamische Modelle legen nahe, dass eine Neuorganisation der Subduktionszonen im westlichen Pazifik zur beschleunigten Öffnung des Golfs von Kalifornien beigetragen haben könnte, dessen Kruste durch seine tektonische Geschichte bereits geschwächt war.

Kann eine geologische Öffnung durch Kräfte beschleunigt werden, die Tausende Kilometer entfernt wirken? Diese Frage stellt eine Studie, die am 29. Oktober 2026 in «Science» veröffentlicht wurde. Geodynamische Modelle bringen die Neuorganisation von Subduktionszonen im westlichen Pazifik mit der raschen Dehnung des Golfs von Kalifornien in Verbindung, ohne diese Entwicklung auf eine einzige Ursache zurückzuführen.

Das Ergebnis beschreibt weder ein jüngeres Erdbeben noch eine Erschütterung, die ihren Ursprung in Japan hatte. Es geht um tektonische Kräfte, die über Millionen von Jahren hinweg durch eine riesige Platte übertragen wurden. Um den vorgeschlagenen Zusammenhang zu verstehen, müssen drei Aspekte betrachtet werden: die Konfiguration der Platten, die Festigkeit der Lithosphäre und der bereits geschwächte Zustand des kalifornischen Plattenrands.

Ein Golf, der sich zwischen zwei Teilen des Kontinents verbreitert

Der Golf von Kalifornien trennt die Halbinsel Niederkalifornien vom mexikanischen Festland. In dieser Region hat sich die kontinentale Kruste gedehnt und ausgedünnt; weiter im Süden hat die Trennung zur Bildung neuer ozeanischer Kruste geführt. Dieser Übergang von einem kontinentalen Rift zu einem Ozeanbecken wird als «Rift-to-Drift» bezeichnet.

Ein Rift ist eine Zone, in der sich die Lithosphäre – die starre Hülle aus der Erdkruste und dem oberen Teil des Mantels – dehnt. Wenn sie sich ausreichend ausdünnt und aufbricht, kann sich Meeresboden bilden. Die Riftbildung hatte bereits vor der untersuchten Beschleunigung eingesetzt: Die Autoren befassen sich vor allem mit der raschen Öffnungsphase vor etwa 6 bis 8 Millionen Jahren.

Diese zeitliche Abfolge ist wichtig. Die Neuorganisation der Subduktionszonen im westlichen Pazifik setzte vor rund 10 Millionen Jahren ein, während die Beschleunigung des Riftings erst später, zwischen etwa 8 und 3 Millionen Jahren vor heute, dokumentiert ist. Es handelt sich also um einen allmählichen tektonischen Wandel und eine regionale Entwicklung, nicht um ein punktuelles Ereignis vor der Küste Japans.

Warum eine zweite Subduktionszone die Kräfte verändert

Subduktion bezeichnet das Abtauchen einer ozeanischen Platte unter eine andere Platte in Richtung Erdmantel. Der absinkende Teil übt Zug auf den Rest der Platte aus. Ändert sich die Konfiguration der Subduktionszonen, können sich auch die auf die Platte wirkenden Kräfte verändern – selbst weit entfernt von den Tiefseegräben, in denen sie abtaucht.

Die Forschenden untersuchten diesen Mechanismus mithilfe dreidimensionaler geodynamischer Modelle, die mit der Software ASPECT berechnet wurden. Sie verglichen Konfigurationen mit einfacher und doppelter Subduktion in einem Rahmen, der die heutige Plattengeometrie abbildet. Die Berechnung schätzt die mit diesen Konfigurationen verbundenen Spannungsfelder. Sie misst nicht direkt eine Kraft, die vor mehreren Millionen Jahren in kalifornischen Gesteinen aufgezeichnet worden wäre.

Den Modellen zufolge kann die doppelte Subduktion im westlichen Pazifik über die Pazifische Platte hinweg Dehnungsspannungen in der Größenordnung von 5 bis 15 Megapascal übertragen. Das Pascal ist eine Einheit für Druck; bei diesen Werten handelt es sich weder um eine Erdbebenmagnitude noch um eine Öffnungsgeschwindigkeit. Die Autoren stellen eine erhöhte mechanische Belastung in der Region des Golfs und im südlichen Teil des San-Andreas-Verwerfungssystems fest.

Entscheidend ist der Vergleich: Es geht nicht nur darum, welche Spannungen in einer bestimmten Konfiguration auftreten, sondern auch darum, wie sie sich beim Übergang von einfacher zu doppelter Subduktion verändern. Die Autoren untersuchen damit, ob die Neuorganisation im Westen des Pazifiks einen mechanischen Beitrag zum Rifting im Osten leisten kann.

Eine zusätzliche Kraft wirkt nicht auf einen unversehrten Plattenrand

Dieselbe Spannung führt nicht zwangsläufig überall zu derselben Verformung. Die Lithosphäre leistet Widerstand, und ihre Festigkeit hängt von ihrer Struktur und ihrer Geschichte ab. Vor der Beschleunigung war der Plattenrand am Golf bereits Dehnung und Magmatismus ausgesetzt gewesen, die ihn geschwächt hatten. Daher war die Verformung dort anfälliger für eine Konzentration als in einer Region, die robuster geblieben war.

Der Mechanismus lässt sich mit einer zusätzlichen Belastung vergleichen, die auf eine bereits geschwächte Struktur wirkt. Das Bild hilft, die einwirkende Kraft von der Fähigkeit zu unterscheiden, ihr zu widerstehen; es stellt die Lithosphäre aber nicht buchstäblich als ein einfaches Objekt dar, das durch einen einzigen Schlag zerbricht. Im Modell kann die zusätzliche Spannung dazu beitragen, dass ein Schwellenwert erreicht wird, ab dem sich die Verformung konzentriert: Die Dehnung bündelt sich, die Ausdünnung nimmt zu, und Rückkopplungen, die zur Schwächung beitragen, können den Prozess anschließend beschleunigen.

Deshalb besagt die Studie nicht, dass die doppelte Subduktion den Golf allein geöffnet habe. Sie schlägt einen externen Beitrag zu einem System vor, das durch seine Geschichte bereits vorbereitet war. Das Ergebnis hängt von den Modellparametern ab, insbesondere von der den Materialien zugeschriebenen Festigkeit und Viskosität. Die Sensitivitätstests der Autoren bestätigen zwar den allgemeinen Trend, doch die genauen Spannungswerte können je nach Annahmen variieren.

Was sich mit der Berechnung feststellen lässt

Das Modell zeigt, dass ein mechanischer Zusammenhang über große Entfernungen in den untersuchten Konfigurationen plausibel ist. Der gesamte historische Übergang von einfacher zu doppelter Subduktion wird nicht ausdrücklich simuliert. Die Forschenden vergleichen einen Zustand vor der doppelten Subduktion mit einer modernen Konfiguration, in der das System voll aktiv ist, und ermitteln dann die Differenz der Spannungen. Mit dieser Methode wird eine mechanische Möglichkeit geprüft; sie rekonstruiert nicht jede einzelne Etappe der Entwicklung des Plattenrands.

Die zeitliche Übereinstimmung liefert einen Ansatzpunkt; die Simulation ergänzt einen möglichen Mechanismus. Die weit entfernt wirkende Kraft bleibt ein vorgeschlagener Beitrag, der mit den lokalen Bedingungen am Plattenrand zusammenwirkt.

Die San-Andreas-Verwerfung ist ein weiterer geologischer Bezugspunkt in der Region. Eine Transformstörung ist eine Plattengrenze, an der zwei Platten horizontal aneinander vorbeigleiten; sie erzeugt oder zerstört für sich genommen keine Lithosphäre. In Mexiko wirken divergente Plattengrenzen, die mit der Öffnung zusammenhängen, und Transformgrenzen zusammen. Der US-amerikanische National Park Service beschreibt diese Kombination rund um den Golf und unterscheidet sie von der seitlichen Bewegung an der San-Andreas-Verwerfung.

Die Studie ist somit Teil einer umfassenderen Fragestellung: Wie stark können Kräfte, die an den Grenzen einer Platte wirken, die Verformung eines weit entfernten Plattenrands beeinflussen? Die Autoren nennen weitere frühere Riftbildungsphasen als mögliche Vergleichsfälle, nicht als Beispiele, die durch diese Arbeit bereits nachgewiesen wären. Für den Golf von Kalifornien besteht ihr Beitrag darin zu zeigen, wie eine weit entfernte Neuorganisation eine zusätzliche Belastung für eine bereits geschwächte Lithosphäre darstellen kann und warum diese Wechselwirkung in Erklärungen für seine Öffnung berücksichtigt werden sollte.