Geologische Prozesse: Plattentektonik, Falten und Störungen

Orogene Theorien

Orogene Theorien erklären die Entstehung von Gebirgen. Man unterscheidet im Wesentlichen zwei Ansätze:

Fixistische Theorien

Fixistische Theorien (Fijismus) gehen davon aus, dass sich die geographische Lage der Kontinente und Ozeane im Laufe der Zeit nicht verändert. Die Ursachen für interne Prozesse werden in vertikalen Bewegungen der Hebung und Senkung gesehen.

Die bedeutendste dieser Theorien war die Kontraktionstheorie von Dana. Sie besagte, dass die Erde aus einem anfangs geschmolzenen Zustand eine allmähliche Abkühlung und damit eine Kontraktion (Schrumpfung) erlitt. Während sich das Innere abkühlte und zusammenzog, wurde die äußere, bereits feste Oberfläche durch den Volumenverlust faltig verformt.

Mobilistische Theorien

Mobilistische Theorien (Mobilismus) nehmen an, dass sich die Kontinente in einem langsamen und schrittweisen Prozess horizontal bewegen. Dies erzeugt enorme Kräfte, die für die Gebirgsbildung verantwortlich sind.

Die Theorie der Kontinentalverschiebung wurde von Alfred Wegener vorgeschlagen. Demnach waren ursprünglich alle Kontinente in einer einzigen Landmasse namens Pangaea vereint, umgeben von einem einzigen großen Ozean. Im Laufe der Zeit zerbrach Pangaea in verschiedene Blöcke, die drifteten.

Beweise für die Kontinentaldrift

• Passung der Kontinente: Die Ränder der Kontinente passen geometrisch zusammen, insbesondere wenn man die Zone des Kontinentalhangs betrachtet.
• Geologische Beweise: Auf verschiedenen Kontinenten enden alte Gebirgsketten abrupt an den Kontinentalrändern, setzen sich jedoch auf dem gegenüberliegenden Kontinent fort.
• Paläoklimatische Beweise: Diese basieren auf dem Vorkommen bestimmter sedimentärer Formationen, die Rückschlüsse auf das damalige Klima zulassen, wie beispielsweise Moränen (Zeugen eines eiszeitlichen Klimas).
• Paläontologische Beweise: Das Auffinden identischer Fossilien von Pflanzen und Tieren aus dem späten Paläozoikum und frühen Mesozoikum in Gebieten, die heute durch weite Ozeane voneinander getrennt sind.

Schichten der Erde

• Lithosphäre: Feste, starre Schicht, die die gesamte Erdkruste und den äußersten Teil des oberen Erdmantels umfasst.
• Asthenosphäre: Plastische, fließfähige Schicht, die aus einem Teil des oberen Erdmantels besteht.
• Mesosphäre: Feste Schicht, die den verbleibenden Teil des oberen Erdmantels sowie den gesamten unteren Erdmantel umfasst.
• Endosphäre: Die innerste Schicht der Erde, unterteilt in den flüssigen äußeren und den festen inneren Erdkern.

Plattengrenzen

Arten von Plattengrenzen

• Destruktive (konvergente) Grenzen: Bereiche, in denen zwei Platten kollidieren. Die dichtere Platte sinkt unter die andere ab (Subduktion), was zur Zerstörung von Lithosphäre führt.
• Konstruktive (divergente) Grenzen: Diese entstehen in Gebieten, in denen heißes Material aus der Asthenosphäre aufsteigt, die Lithosphäre aufwölbt und Risse (Riftzonen) erzeugt. Hier wird neue Lithosphäre gebildet.
• Konservative Grenzen (Transformstörungen): Hier gleiten Platten seitlich aneinander vorbei. Es kommt weder zur Entstehung noch zur Vernichtung von Lithosphäre.

Verteilung von Vulkanen und Erdbeben

• Zirkumpazifischer Gürtel (Feuerring): Eine aktive Subduktionszone, die sich entlang der amerikanischen und asiatischen Pazifikküsten erstreckt.
• Asiatisch-mediterraner Gürtel: Ein seismisch und vulkanisch aktiver Gürtel, der das Mittelmeer und Teile Asiens durchquert.
• Mittelozeanische Rücken: Der Mittelatlantische Rücken und Rücken im Pazifischen Ozean markieren die Zonen der Plattenseparation (Divergenz).

Plattenbewegungen und Ozeanbildung

• Entstehung von Ozeanen: Die Divergenzbewegung der Platten führt zum Auseinanderbrechen der Kontinente und zum Abdriften der einzelnen Blöcke.
• Ozean-Ozean-Konvergenz: Wenn zwei ozeanische Platten kollidieren, subduziert die ältere und somit dichtere Platte unter die andere und bildet einen Tiefseegraben.
• Ozean-Kontinent-Konvergenz: Eine ozeanische Platte kollidiert mit einer kontinentalen Platte. Die ozeanische Platte subduziert stets aufgrund ihrer höheren Dichte. Die am Kontinentalrand abgelagerten Sedimente werden gestaucht, gefaltet und emporgehoben.
• Kontinent-Kontinent-Konvergenz: Wenn die ozeanische Lithosphäre zwischen zwei kontinentalen Blöcken vollständig subduziert ist, kollidieren die Kontinente. Da kontinentale Lithosphäre nicht subduziert werden kann, falten sich die Gesteine auf, schließen das Meer und bilden eine gemeinsame Landmasse.

Falten und Verwerfungen

Falten sind plastische Verformungen geschichteter Gesteine in Wellenform, die durch tektonischen Druck entstehen.

Elemente einer Falte

• Scharnier (Faltenscheitel): Die Linie der maximalen Krümmung auf jeder Schicht der Falte.
• Axialebene: Eine gedachte Ebene, die die Scharniere aller Schichten einer Falte miteinander verbindet.
• Faltenachse: Die Schnittlinie der Axialebene mit der Erdoberfläche.
• Faltenflanken (Schenkel): Die Gesteinsschichten auf beiden Seiten der Faltenachse.

Faltentypen nach Neigung der Axialebene

• Aufrechte (symmetrische) Falte: Beide Flanken neigen sich gleichmäßig in entgegengesetzte Richtungen.
• Schiefe (geneigte) Falte: Die Axialebene ist geneigt, und die Flanken weisen unterschiedliche Neigungswinkel auf.
• Überkippte Falte (Dump): Die Axialebene ist stark geneigt, sodass beide Flanken in dieselbe Richtung einfallen.
• Liegende Falte: Die Axialebene verläuft nahezu horizontal.

Störungen (Verwerfungen)

Eine Störung (Verwerfung) ist ein Bruch im Gestein, an dem eine sichtbare Verschiebung stattgefunden hat.

Elemente einer Störung

• Störungsfläche (Verwerfungsfläche): Die Ebene, auf der die relative Bewegung der Schollen stattfindet.
• Gehobene Scholle (Hochscholle): Der Block, der sich relativ nach oben bewegt hat.
• Gesenkte Scholle (Tiefscholle): Der Block, der sich relativ nach unten bewegt hat.

Arten von Störungen

• Abschiebung (normale Verwerfung): Die Hangendscholle gleitet entlang einer geneigten Störungsfläche nach unten.
• Vertikale Verwerfung: Die Störungsfläche steht nahezu vertikal, sodass eine rein vertikale Verschiebung stattfindet.
• Aufschiebung (inverse Verwerfung): Entsteht durch Kompression, wobei sich die Hangendscholle über die Liegendscholle schiebt.
• Blattverschiebung (horizontale Verwerfung): Eine rein horizontale Verschiebung der Schollen gegeneinander, bei der die vertikale Sprunghöhe null ist.