Forschende aus Sektion 4.5 finden Hinweise, dass eine kritische Krustenmächtigkeit um etwa 42 km einem stabilen thermodynamischen Gleichgewicht zwischen der internen Energie der Platte und tektonischen Plattenrandkräften entspricht. Diese kritische Krustenmächtigkeit entspricht gleichzeitig etwa dem globalen Durchschnitt der heutigen kontinentalen Kruste und ist ausserdem typisch für stabile alte Kratone. Anhand einer datengestützten thermomechanischen Modellierung der Kollisionszone, die sich von den Alpen bis zum Himalaya (AHCZ) erstreckt, zeigen sie, warum Abweichungen von diesem Gleichgewicht zu kontinentaler Deformation führen. Entscheidender Faktor ist dabei die radiogene Wärme, die die Kruste produziert. Ist die Kruste dicker als der kritische Wert, führt die zusätzliche radiogene Wärme dazu, dass die interne Energie zunimmt und in Form von diffuser Deformation abgebaut wird. Das erklärt das breit und diffus verteilte Auftreten von Seismizität im Bereich der Kollisionszone im Gegensatz zu lokalisierter Deformation an Plattengrenzen. Eine dissipative, thermodynamische Rückkopplung zwischen thermischer und mechanischer Relaxation der erhöhten internen Energie führt schließlich dazu, dass sich das Gleichgewicht einstellt. Die Ergebnisse deuten außerdem auf einen genetischen Zusammenhang zwischen dem thermochemischen Zustand der Kruste und der tektonischen Entwicklung silikatischer erdähnlicher Planeten hin.
Originalveröffentlichung: Kumar, A., Cacace, M. & Scheck-Wenderoth, M. – Thermodynamics of continental deformation. Sci Rep 13, 19920 (2023).
doi.org/10.1038/s41598-023-47054-3