Rörelserna på jordens tektoniska plattor formar vår planets ansikte. Att en platta sjunker under en annan orsakar vulkanism och jordbävningar. Som en del av International Ocean Discovery Program, ett internationellt vetenskapsteam kunde borra och undersöka ursprunget till en subduktionszon för första gången 2014. Teamet publicerar nu sina uppgifter i den internationella vetenskapliga tidskriften Earth and Planetary Science Letters .

Cirka 2000 kilometer öster om de filippinska öarna ligger en av havens mest kända topografiska egenheter:Mariangraven. når djup på upp till 11, 000 meter under havsytan, den har rekordet som den djupaste punkten i världshavet. Denna 4000 kilometer långa dike sträcker sig från Marianerna i söder genom Izu-Bonin-öarna till Japan i norr. Här, Stillahavsplattan är subducerad under den filippinska havsplattan, vilket resulterar i intensiv vulkanisk aktivitet och ett stort antal jordbävningar. Hela området är en del av "Pacific Ring of Fire".

Men när och exakt hur började subduktionen av Stillahavsplattan? Detta är ett kontroversiellt ämne bland forskare. Ett internationellt team ledd av GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, Japan Agency for Marine Earth Science and Technology (JAMSTEC) och Australian National University undersökte denna tidiga fas av subduktion längs Izu-Bonin-Mariana-diket, med fynd publicerade i marsupplagan av den vetenskapliga tidskriften Earth and Planetary Science Letters .

Studien är baserad på en borrkärna som erhölls av International Ocean Discovery Program (IODP) 2014 med det amerikanska forskningsborrfartyget JOIDES RESOLUTION cirka 600 kilometer väster om den nuvarande Izu-Bonin-graven. "För första gången, vi kunde få prover av stenar som härstammar från de första subduktionsstadierna, "säger Dr. Philipp Brandl från GEOMAR, första författaren till studien. "Det är känt att den aktiva subduktionszonen har rört sig österut under sin historia och har lämnat viktiga geologiska spår på havsbotten under sin migration. Vi har nu borrat där processen har börjat."

Teamet från JOIDES RESOLUTION kunde borra mer än 1600 meter djupt på havsbotten, med start på ett vattendjup på cirka 4700 meter under havsytan. "Detta är redan vid gränsen för det tekniskt genomförbara", understryker doktor Brandl. Baserat på analys av denna borrkärna, forskarna kunde spåra historien om subduktionszonen lager för lager upp till de cirka 50 miljoner år gamla stenarna i botten av kärnan, som är typiska för födelsen av en subduktionszon. "Det har inte funnits en sådan fullständig översikt ännu, " säger Dr Brandl.

Brandl och hans kollegor kunde nu förvärva och analysera mikroskopiska inneslutningar av kyld magma från stenarna. De erhållna uppgifterna ger forskarna insikter i historien om vulkanisk aktivitet vid Stillahavsringen för 30-40 miljoner år sedan. Forskarna hittade bevis för att vulkanismen bara började ta fart. Den vulkaniska aktiviteten intensifierades med tillbakarullningen av subduktionszonen mot öster och de enorma explosiva stratovulkanerna bildades, liknande dem som finns idag, till exempel längs den västra kanten av Pacific Ring of Fire.

Dock, ytterligare borrning är nödvändig för att testa giltigheten av dessa observationer. "Ju fler borrkärnor vi kan få från sådana gamla skikt, ju bättre vi lär oss att förstå vår egen planet, " säger Dr. Brandl. Frågan om hur subduktionszoner utvecklas är inte bara intressant för att förstå jordens historia. Subduktionszoner är drivkrafterna för det kemiska utbytet mellan jordens yta och jordens inre. "Dynamiken i en subduktionszon kan därmed också påverka hastigheten för globala elementarcykler", sammanfattar Dr Brandl.