Grundlagen der Isostasie und Plattentektonik

1. Isostasie

Vertikale Bewegungen

Im Jahre 1892 nannte Dutton den isostatischen Verstellmechanismus Isostasie, der die vertikalen Bewegungen der Erdkruste zu erklären vermag. Nach diesem Modell sinkt ein terrestrischer Bereich, wenn er überlastet ist, während er steigt, wenn er entlastet wird.

Mechanismus der Isostasie

• In den Bergen ist die Kruste dicker und tiefer.
• Erosion entfernt Material aus höher gelegenen Gebieten, was die isostatische Erholung aktiviert und die Basis der Berge anhebt.
• Die Erholung ist regional verteilt, daher gibt es keine großen Sprünge.

Klärung der Isostasie

1. Isostatische Anpassungen sind sehr langsam.
2. Das isostatische Gleichgewicht wird nicht punktuell, sondern auf regionaler Ebene erreicht. Die Lithosphäre verhält sich trotz ihrer Steifigkeit wie ein Stück Holz, das sich bei Überlastung biegt.
3. In der geologischen Zeitskala verhalten sich Mantelmaterialien aufgrund hoher Drücke und Temperaturen wie Flüssigkeiten. Konvektionsströme sind ein Beispiel dafür.

Das Relief der Erde

Zwischen den höchsten Gipfeln und den tiefsten Ozeangräben liegen über 20.000 m Höhenunterschied. Die grafische Darstellung der Flächenanteile in verschiedenen Höhen nennt man hypsometrische Kurve.

Es gibt zwei wichtige Niveaus im Relief der Erde: eines für die kontinentale Kruste (leichtes, grobes Material) und eines für die ozeanische Kruste (dichteres, dünneres Material). Die Isostasie erklärt die Existenz von Ozeanen und Kontinenten:

• Kontinentale Kruste ist dicker und leichter.
• Ozeanische Kruste ist dünner und dichter.
• Je dicker die Kruste, desto höher die Lage. Jeder Prozess, der die Dicke der Kruste erhöht, führt zu höheren Lagen.

2. Kontinentaldrift

Erste Ideen

Kontinente führen nicht nur vertikale, sondern auch horizontale Bewegungen aus. Theorien, die dies verteidigen, nennt man Mobilitätstheorien; ihre Gegner sind die Fixisten. Alfred Wegener verteidigte die Theorie der Kontinentalverschiebung.

Wegeners Argumente

• Geografisch: Die Form der Kontinente erlaubt ein Zusammenfügen wie bei einem Puzzle.
• Paläontologisch: Die Verteilung von Fossilien wie Mesosaurus oder Glossopteris auf heute weit entfernten Kontinenten deutet darauf hin, dass diese einst verbunden waren.
• Geologisch: Übereinstimmende geologische Formationen auf beiden Seiten des Atlantiks.
• Paläoklimatisch: Existenz eiszeitlicher Ablagerungen (Tillite) gleichen Alters an heute weit entfernten Orten.

Ursachen der Drift

Wegener vermutete als Ursachen die Erdrotation (Fliehkraft in Richtung Äquator) und die Gezeitenkraft von Sonne und Mond.

3. Plattentektonik

Der Übergang zur Mobilität

Arthur Holmes wies darauf hin, dass der Mantel durch Konvektion bewegt wird. 1965 erläuterte Tuzo Wilson den Begriff der Platten. Die Theorie der Plattentektonik besagt, dass die Lithosphäre in Platten unterteilt ist, die sich durch thermische Bewegungen im Erdinneren verschieben.

Ozeanboden und Dynamik

• Ozeanische Rücken: Unterseeische Gebirgszüge, die den Ozeanboden durchziehen.
• Alter der Kruste: Basalte an den Rücken sind jung; das Alter nimmt mit der Entfernung vom Rücken zu (maximal 180 Millionen Jahre).
• Ozeanbodenspreizung: An den Rücken wird neue ozeanische Lithosphäre generiert.

Subduktionszonen

Subduktionszonen sind konvergente Grenzen, an denen Lithosphäre in die Tiefe der Erde eingeführt wird:

• Kontinental-ozeanisch: Die ozeanische Platte taucht unter die kontinentale.
• Ozean-ozeanisch: Ältere, dichtere ozeanische Lithosphäre sinkt spontan ab.
• Kontinental-kontinental: Führt zur Kollision und Gebirgsbildung (z. B. Himalaya, Alpen).

Transformstörungen

An diesen konservativen Plattengrenzen wird keine Lithosphäre geschaffen oder zerstört; es findet lediglich eine seitliche Verschiebung statt (z. B. San-Andreas-Verwerfung).

Zusammenfassung der Plattentektonik

1. Die Lithosphäre ist in starre Platten gegliedert.
2. Es gibt drei Arten von Plattengrenzen: divergente (Rücken), konvergente (Subduktion) und konservative (Transformstörungen).
3. Platten bewegen sich auf dem plastischen Mantel.
4. Die Bewegung wird durch innere Erdwärme und Schwerkraft angetrieben.
5. Ozeanische Lithosphäre wird ständig erneuert, kontinentale ist dauerhaft.
6. Anzahl, Form und Position der Platten haben sich im Laufe der Erdgeschichte ständig verändert.