Aufbau der Erde: Lithosphäre, Asthenosphäre und Plattentektonik

Aufbau der Erde und Plattentektonik

Die terrestrische Kruste (Erdkruste) ist die äußerste, oberflächliche Schicht der Lithosphäre, die eine variable Dicke von etwa fünf Kilometern unter dem Ozean bis zu 70 Kilometern unter den Gebirgsketten aufweist.

Aufbau der kontinentalen Kruste

Die Erdkruste besteht aus Gesteinen, die sich in drei Hauptschichten gliedern:

• Sedimentschicht: Sie besteht aus sedimentären Gesteinen, die vor allem auf den Kontinenten und auf den kontinentalen Schelfen (Festlandsockeln) vorkommen. Diese Schicht bildet sich aus verfestigten Ablagerungen alter und heutiger Gebirgsketten sowie aus jüngeren Sedimenten, die vor allem auf dem Festlandsockel und dem Meeresboden abgelagert wurden.
• Granitschicht: Sie besteht aus granitähnlichen Gesteinen und bildet eine kontinentale Masse in den emporgehobenen Bereichen der Kontinente.
• Basaltschicht: Sie besteht aus basaltähnlichen Gesteinen. Im Gegensatz zu den beiden oberen Schichten ist sie eine durchgehende Schicht rund um die Erde.

Diskontinuitäten

Zwischen der Granitschicht und der Basaltschicht liegt die Conrad-Diskontinuität, auch „Kanal der Lithosphäre“ genannt, die die Grenze zwischen beiden Schichten markiert. Sedimentschicht und Granitschicht sind als diskontinuierliche Schichten im isostatischen Gleichgewicht, vergleichbar mit einem Eisberg, der auf dem Wasser schwimmt.

Die seismische Mohorovičić-Diskontinuität trennt die Basaltschicht vom oberen Erdmantel. Sie liegt in einer Tiefe zwischen 30 und 70 Kilometern.

• Repetti-Diskontinuität: trennt den oberen Erdmantel vom unteren Erdmantel in etwa 670 Kilometern Tiefe.
• Gutenberg-Diskontinuität: trennt den Erdmantel vom äußeren Kern in etwa 2.900 Kilometern Tiefe.
• Lehmann-Diskontinuität: trennt den äußeren vom inneren Kern in etwa 5.150 Kilometern Tiefe.

Plattentektonische Plattenränder

Konstruktive Plattenränder

An konstruktiven Plattenrändern reißen Platten auseinander. Durch aufsteigende Konvektionsströmungen steigt Material aus der Asthenosphäre empor, wodurch neue ozeanische Lithosphäre entsteht. Solche Ränder befinden sich in den ozeanischen Rücken und in kontinentalen Riftzonen, zum Beispiel im Ostafrikanischen Grabenbruch (Rift Valley) oder im Mittelatlantischen Rücken. In diesen vulkanisch aktiven Gebieten entsteht durch das Auseinanderdriften der Platten neue ozeanische Kruste. Die Trennung des Atlantiks erfolgt schrittweise mit etwa 2 Zentimetern pro Jahr.

Heiße Flecken und Manteldiapire

Durch Konvektionsströmungen bilden sich heiße Materialsäulen, sogenannte Manteldiapire (Mantelplumes), die sich vom Erdmantel aus bis an die Oberfläche erheben. Dort entstehen Gebiete intensiven Vulkanismus, die als Hotspots bezeichnet werden.

Solifluktion bezeichnet das Verhalten scheinbar fester Stoffe, die sich langsam wie eine zähe Flüssigkeit fortbewegen können.

Destruktive Plattenränder

An destruktiven Plattenrändern schiebt sich eine Platte unter eine andere (Subduktion). Dabei wird ein Teil der Lithosphäre aufgeschmolzen, wodurch ein Bogen aus vulkanischen Inseln entsteht, wie er derzeit in der Vielzahl von Inselgruppen im Pazifischen Ozean zu beobachten ist. Konvergieren zwei Platten mit kontinentaler Kruste, werden die Sedimente zusammengepresst und gefaltet, bis sie über den Meeresspiegel gehoben werden. Dadurch vereinen sich vulkanische Bögen mit dem Festland, und es entsteht ein Gebirgssystem, ein sogenannter Orogen. Ein Beispiel für diesen Typ sind die Anden.

Trägt eine subduzierte Platte einen kontinentalen Block, kann es bei der Kollision zweier Kontinente zur Bildung eines großen Orogens kommen. Dieses Gebirge wird als kontinentale Naht bezeichnet, ein Beispiel dafür ist der Himalaya.

Die Lithosphäre

• Sie ist eine oberflächliche, starre Schicht.
• Sie besteht aus der gesamten Erdkruste und dem oberen Erdmantel.
• Ihre Mächtigkeit beträgt bis zu 200 Kilometer, die maximale Geschwindigkeit liegt bei 50 Kilometern pro Jahr.
• Unter den ozeanischen Rücken fehlt sie aufgrund ihrer geringeren Dicke.
• Die Mohorovičić-Diskontinuität findet sich innerhalb der Lithosphäre.

Die Asthenosphäre

• Sie besitzt keine Diskontinuität, die sie von der tieferen Lithosphäre trennt, und hat die gleiche chemische Zusammensetzung.
• Sie befindet sich in einem festen Zustand, besitzt jedoch eine gewisse Plastizität, die eine langsame konvektive Bewegung (2 bis 4 Zentimeter pro Jahr) ermöglicht.
• Sie bildet Konvektionsströmungen, die unter den ozeanischen Rücken aufsteigen.
• Sie erstreckt sich von etwa 200 Kilometern Tiefe bis etwa 800 Kilometer unter der Oberfläche.

Die Subduktion

Eine Subduktionszone ist ein Konvergenzbereich tektonischer Platten, in dem eine Platte unter die andere gleitet. Subduktionszonen sind Bereiche, in denen ozeanische Gräben entstehen und Platten verschwinden. Diese Bewegung verursacht das Aufschmelzen des darüberliegenden Mantels und induziert Vulkanismus.

Die größten Subduktionszonen befinden sich im Pazifischen Ozean, entlang der Westküste Südamerikas und Mittelamerikas. Die Anden und ihre vulkanischen Zonen sind das größte Beispiel für Vulkanismus in Subduktionszonen.

Mit Subduktionszonen sind potenzielle seismische Quellen verbunden. Die verheerendsten Erdbeben treten meist in diesem geologischen Kontext auf. Die plötzliche Freisetzung riesiger Mengen an Energie durch die Reibung der Platten kann ein starkes Erdbeben auslösen.