Gasblasen in heißen Quellen in Sambia: Bildet sich unter Afrika eine neue Plattengrenze?

Eine heiße Quelle im Süden Afrikas, das Wasser dampft, und vom Grund steigen unablässig kleine Gasblasen auf. Für Besucher ist das ein hübsches, aber unspektakuläres Naturschauspiel. Für Fachleute aus der Geologie dagegen sind genau diese Blasen eine kleine Sensation.

Denn ein Teil des Gases stammt offenbar nicht aus der Erdkruste, sondern aus viel größerer Tiefe, aus dem Erdmantel. Forschende sehen darin einen Hinweis, dass sich unter dem südlichen Afrika eine neue Plattengrenze bilden könnte. Was hinter dem Fund steckt, warum ausgerechnet Helium so aufschlussreich ist und weshalb niemand beunruhigt sein muss, lesen Sie hier.

Was die Forschenden in Sambia gemessen haben

Ein Team um die Universität Oxford hat Gasproben aus geothermalen Quellen entlang des sogenannten Kafue-Rifts in Sambia untersucht. Ein Rift ist eine Bruchzone, in der die Erdkruste gedehnt wird und einsinkt. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Frontiers in Earth Science erschienen.

Das Auffällige: Die Proben zeigen ungewöhnlich hohe Helium-Isotopenverhältnisse. Solche Werte deuten auf eine direkte Verbindung zum Erdmantel hin, der in rund 40 bis 160 Kilometern Tiefe liegt. Das spricht dafür, dass die Schwächezone die Erdkruste bis hinunter zum Mantel durchbricht.

Das Kafue-Rift gehört zum Südwestafrikanischen Riftsystem. Es erstreckt sich über rund 2.500 Kilometer von Tansania bis nach Namibia. Langfristig, so die Überlegung, könnte sich daraus eine neue Grenze zwischen tektonischen Platten entwickeln.

Warum ausgerechnet Helium so viel verrät

Helium gibt es in der Natur in zwei stabilen Varianten, den Isotopen Helium-3 und Helium-4. Helium-4 entsteht ständig neu in der Erdkruste, wenn radioaktive Elemente wie Uran und Thorium zerfallen. Helium-3 dagegen stammt größtenteils noch aus der Zeit, als die Erde entstanden ist, und ist vor allem im Erdmantel gespeichert.

Ein hoher Anteil an Helium-3 ist deshalb so etwas wie ein Fingerabdruck des Erdmantels. Taucht er in einer Quelle an der Oberfläche auf, muss das Gas einen Weg aus großer Tiefe nach oben gefunden haben. Für die Geologie sind solche Gasanalysen ein wertvolles Werkzeug, weil sie verraten, was sich tief unter der Oberfläche abspielt:

• Herkunft der Gase: Das Verhältnis der Helium-Isotope zeigt, ob ein Gas eher aus der Kruste oder aus dem Mantel kommt.
• Wege in die Tiefe: Mantelgas an der Oberfläche spricht für durchgehende Schwächezonen im Gestein.
• Wärme aus dem Untergrund: Die Messungen geben auch Hinweise darauf, wo sich Erdwärme nutzen lassen könnte.

Was ist eine Plattengrenze, und wie entsteht eine neue?

Die äußere, starre Hülle der Erde ist in große und kleine Platten zerbrochen, die sich sehr langsam bewegen. An ihren Rändern ereignen sich die meisten Erdbeben und Vulkanausbrüche. Fachleute unterscheiden drei Grundtypen von Plattengrenzen:

Eine neue Grenze des ersten Typs kann mitten auf einem Kontinent beginnen. Die Kruste wird gedehnt und dünner, ein Graben sinkt ein, und heißes Material aus der Tiefe kann aufsteigen. Setzt sich dieser Prozess fort, kann im Lauf von Jahrmillionen ein neues Meer entstehen, so wie das Rote Meer zwischen Afrika und der Arabischen Halbinsel.

Das bekannte Vorbild: der Ostafrikanische Graben

Das bekannteste Beispiel für einen Kontinent, der sich langsam teilt, liegt ebenfalls in Afrika: der Ostafrikanische Graben. Er zieht sich über Tausende Kilometer von Äthiopien bis nach Mosambik. Zu ihm gehören tiefe Grabenseen wie der Tanganjikasee und zahlreiche Vulkane.

Besonders gut zu beobachten ist die Trennung in der Afar-Region im Nordosten Afrikas. Dort treffen drei Bruchzonen aufeinander: die des Roten Meeres, die des Golfs von Aden und der Ostafrikanische Graben. Fachleute halten es für möglich, dass sich der östliche Teil Afrikas in vielen Millionen Jahren abtrennt und dazwischen ein neuer Ozean entsteht.

Das Südwestafrikanische Riftsystem, zu dem das Kafue-Rift gehört, ist deutlich weniger bekannt. Die neuen Messungen zeigen, dass auch dort tief im Untergrund einiges in Bewegung sein könnte.

Bei uns im Breisgau liegt übrigens ein Grabenbruch direkt vor der Haustür: der Oberrheingraben. Wenn ich mit Frieda am Kaiserstuhl spazieren gehe, laufen wir über die Reste eines längst erloschenen Vulkans. Dass sich hier ein neuer Ozean öffnet, damit rechnet allerdings niemand.

Muss man sich Sorgen machen?

Nein. Die Entstehung einer Plattengrenze ist ein Vorgang, der sich über Millionen Jahre hinzieht. Selbst im gut erforschten Ostafrikanischen Graben entfernen sich die Platten im Schnitt nur um wenige Millimeter pro Jahr voneinander. Weder Sambia noch Afrika als Ganzes zerbrechen in absehbarer Zeit.

Wichtig ist auch die Einordnung der Studie selbst. Es handelt sich um erste Ergebnisse aus einem bestimmten Gebiet, weitere Untersuchungen sind geplant. Ob und wie sich die Bruchzone tatsächlich zu einer neuen Plattengrenze entwickelt, lässt sich heute nicht sicher sagen.

Chance für Erdwärme

Der Fund hat auch eine sehr praktische Seite. Wo heißes Wasser und Gase aus großer Tiefe aufsteigen, lässt sich unter Umständen Geothermie nutzen, also Erdwärme zur Erzeugung von Strom oder Wärme. Für Sambia könnte das interessant sein, denn das Land bezieht seinen Strom zu einem großen Teil aus Wasserkraft, die in trockenen Jahren knapp werden kann.

Dass Erdwärme in Afrika funktioniert, zeigt Kenia: Das Land nutzt sie im Ostafrikanischen Graben bereits in großem Umfang zur Stromerzeugung. Bis in Sambia ähnliche Anlagen entstehen, wären allerdings noch viele Untersuchungen nötig.

In Deutschland spielt Erdwärme im Alltag vor allem beim Heizen eine Rolle, etwa über Wärmepumpen mit Erdsonden. Unabhängig von der Technik gibt es viele einfache Wege, um Heizkosten zu sparen. Und wer sich für weitere Rätsel aus Afrika interessiert, findet sie zum Beispiel in den drei Fundstücken aus der Cheops-Pyramide.

Fazit

Die unscheinbaren Gasblasen aus heißen Quellen in Sambia erzählen eine große Geschichte. Ihr auffälliges Helium zeigt, dass Gas aus dem Erdmantel bis an die Oberfläche gelangt. Das spricht dafür, dass die Erdkruste entlang des Kafue-Rifts bis in große Tiefe geschwächt ist, und dass das Südwestafrikanische Riftsystem sich langfristig zu einer neuen Plattengrenze entwickeln könnte.

Langfristig heißt dabei wirklich langfristig: Es geht um Millionen Jahre. Für die Menschen in der Region besteht heute keine Gefahr, eher eröffnen sich Chancen, etwa für die Nutzung von Erdwärme. Weitere Untersuchungen sollen zeigen, wie belastbar die ersten Ergebnisse sind.

Häufige Fragen

Bricht Afrika jetzt auseinander?

Nicht in einem Zeitraum, den Menschen erleben könnten. Die Entstehung einer neuen Plattengrenze dauert Millionen Jahre. Die Studie aus Sambia liefert erste Hinweise, aber keine Vorhersage für die nähere Zukunft.

Warum ist Helium für die Forschung so wichtig?

Helium-3 stammt vor allem aus dem Erdmantel, Helium-4 entsteht dagegen ständig in der Erdkruste. Ein hohes Verhältnis von Helium-3 zu Helium-4 verrät deshalb, dass ein Gas aus großer Tiefe kommt. So lassen sich Schwächezonen erkennen, die bis zum Mantel reichen.

Was haben die Quellen in Sambia mit dem Ostafrikanischen Graben zu tun?

Beide sind Bruchzonen, in denen die Erdkruste gedehnt wird. Der Ostafrikanische Graben gilt als bekanntes Beispiel für einen Kontinent, der sich sehr langsam teilt. Das Südwestafrikanische Riftsystem mit dem Kafue-Rift könnte sich nach den neuen Messungen in eine ähnliche Richtung entwickeln.