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Blick auf einen Berg der Anden in Chile

Der langsame Aufstieg der Anden

Die Anden sind eine der gewaltigsten Gebirgsketten der Erde. Wie schnell sie allerdings zu dieser Dimension gekommen sind, war bisher umstritten. Manche Geologen meinten, sie seien quasi explosionsartig in nur drei Millionen Jahren entstanden. Neue Gesteinsanalysen sprechen nun für eine langsame, 40 Millionen Jahre dauernde Erhebung.

Geologie 02.04.2010

Am Anfang war der Zusammenstoß

Über 7.000 Kilometer erstrecken sich die Anden entlang der südamerikanischen Westküste. Damit sind sie länger als jede andere kontinentale Hochgebirgskette. Mit einer Höhe von durchschnittlich vier Kilometern und höchsten Erhebungen von fast 7.000 Metern sind sie zudem der höchste Gebirgszug außerhalb Asiens. Als Klimascheide trennen sie die trockene Westküste Südamerikas vom feuchten Osten.

Entstanden sind die Anden wie alle Gebirge durch plattentektonische Prozesse. Vor etwa 150 Millionen Jahren traf die Nazca-Platte, eine der ozeanischen Platten, auf die kontinentale südamerikanische Platte. Das führte zu einer Verdickung der Erdkruste. Wegen seiner niedrigen Dichte drängte das Gestein nach oben und faltete sich zum Gebirge ein - der Anfang der Anden. Bis sie ihre heutige imposante Höhe erreichen, dauerte es allerdings noch einige Millionen Jahre.

Zwei Hypothesen

Die Studie in "Science": "Onset of Convective Rainfall During Gradual Late Miocene Rise of the Central Andes" (sobald online) von Christopher J. Poulsen et al.

Wie lange dieser Prozess genau währte, ist unter Geologen jedoch umstritten. Manche Forscher meinen, dass sich die Anden recht schnell - nämlich etwa im Zeitraum von vor zehn bis sieben Millionen Jahren - gebildet hätten.

Die Gegenmeinung besagt indes, dass sie langsam und stetig in den letzten 40 Millionen Jahren gewachsen sind. Grundlage der ersten Hypothese sind Sauerstoff-Isotopenanalysen von Gesteinsproben. Laut Christopher Poulsen von der University of Michigan, Autor der aktuellen Studie, habe man die Daten bisher aber falsch interpretiert.

Isotopenverhältnis als Höhenmesser

Bei der Isotopenanalyse werden die Anteile von Isotopen in einem chemischen Element einer Probe ermittelt. Bei Sauerstoff wird üblicherweise das Verhältnis von O-18- und O-16-Isotopen festgestellt.

In Bezug auf Regen und Höhe stehen die Werte in einem inversen Verhältnis: "Wenn eine Regenwolke an einer Gebirgskette aufsteigt, beginnt es zu regnen. Da O-18 schwerer ist als O-16, wird es vorzugsweise ausgeregnet", so Poulsen. So verändert sich das Verhältnis der Isotopen zu Gunsten von O-16, je höher man hinaufgeht. Indem sie in Gestein konservierte Isotope analysieren, versuchen Geologen die Höhe vergangener Zeiten zu schätzen.

"Wenn der Verhältniswert im Laufe der Zeit - wenn die Proben jünger werden - abnimmt, nimmt man an, dass die Höhe an dieser Stelle zugenommen hat", erklärt Poulsen. Genau diesen Schluss hätten auch jene Forscher gezogen, die ein rapides Wachstum vermuten.

Plötzlicher Niederschlagsanstieg

Grafiken von Anden in ihrer heutigen Höhe und in ihrer Anfangszeit

C. Poulsen

Die Anden in ihrer aktuellen Formation (links, mit viel Niederschlägen) sowie in ihren Anfangstagen (rechts).

Aber laut Poulsen ist die Höhe nicht der einzige Faktor, der das Sauerstoff-Isotopenverhältnis in Regen verändert. Entscheidend sei auch, wo der Dampf herkommt und wie viel es regnet. Bei heftigeren Niederschlägen sinke auch der Anteil von O-18 stärker. Mit Hilfe von globalen Klimamodellen versuchte das Team nun, genau diese Einflussfaktoren mit einzubeziehen.

Die Berechnungen ergaben, dass sich die Niederschläge bei einer bestimmten Höhe verändert haben müssen. "Als die Anden etwa 70 Prozent ihrer heutigen Höhe erreicht hatten, stieg die Niederschlagsrate plötzlich sprunghaft an", so Poulsen. Daher nahm auch der Verhältniswert der Isotopen deutlich ab, weil mehr O-18 mit dem Regen verloren ging.

Die chemische Analyse sage in diesem Fall also mehr über die damaligen Regenmengen als über die Höhe des Gebirges aus. Die Proben eignen sich laut den Forschern daher nur bedingt als "Paleoaltimeter". Sie seien nicht der Beleg für abruptes Wachstum, sondern für eine plötzliche Niederschlagszunahme. Geochemische Analysen und Sedimentdaten legen vielmehr nahe, dass der Gebirgszug langsam bis zu seiner heutigen Höhe gewachsen ist.

Eva Obermüller, science.ORF.at

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