Grundlagen der Kosmologie und Geologie: Urknall und Plattentektonik

Die Urknall-Theorie (The Big Bang Theory)

Die Urknall-Theorie wurde 1927 von dem belgischen Astronomen Georges Lemaître vorgeschlagen und 1948 von dem russisch-amerikanischen Physiker George Gamow weiterentwickelt. Sie besagt, dass das Universum aus einem Urknall, dem Big Bang, entstanden ist, wie folgt:

1. Sowohl Energie als auch Materie und Raum waren zunächst an einer Stelle konzentriert, dem sogenannten Ur-Atom, dessen Dichte und Temperatur extrem hoch waren.
2. Dieses Ur-Atom dehnte sich in einem „Big Bang“ oder Urknall stark aus. Die Expansion des Universums begann: Die Energie breitete sich in alle Richtungen aus und wandelte sich in Materie um. Während sich die Materie bildete, entstanden auch Raum und Zeit.
3. Subatomare Teilchen wurden erzeugt, und später die einfachsten Atome: Wasserstoff und Helium.
4. Als sich das Universum ausdehnte, sank die Temperatur. Die in alle Richtungen gestreute Materie kondensierte und bildete alle astronomischen Strukturen.

Plattentektonik

Um 1960 begann sich die Theorie der Plattentektonik zu entwickeln, und es wurden Beweise dafür gefunden.

Was ist die Plattentektonik?

• Die Erde ist wie ein Puzzle in eine Reihe von starren Fragmenten, den sogenannten Lithosphärenplatten, unterteilt.
• Die Lithosphärenplatten sind nicht statisch, sondern verändern sich langsam, aber stetig in Größe, Form und Position.
• Dies erzeugt eine enorme (titanische) Dynamik der Lithosphäre und Reibung zwischen den Platten, was wiederum verschiedene geologische Prozesse auslöst und externe Einflüsse hat.

Die Plattengrenzen

1. Konvergente Plattengrenzen

Die Grenzen oder Kanten, an denen zwei Platten zusammenstoßen, werden konvergente Plattengrenzen genannt.

Die konvergenten Grenzen bilden die Schnittstelle zwischen zwei Platten, die sich aufeinander zubewegen. In fast allen Fällen wird eine Platte unter die andere geschoben (Subduktion), sinkt in den Erdmantel ab und schmilzt. Daher wird an dieser Art von Grenze Lithosphäre zerstört, was zu einer Verringerung der Plattengröße führt. Aus diesem Grund werden diese Gebiete auch destruktive Ränder genannt.

Kollisionen zwischen den Platten führen zur Entstehung von Bergketten oder Orogenen.

An den destruktiven Rändern entstehen die meisten Vulkane und Erdbeben der Erde.

Typen der Konvergenz:

• Konvergenz zwischen zwei Platten der ozeanischen Kruste: Die ältere, länger abgekühlte Platte ist dichter und wird leichter in den darunter liegenden Mantel subduziert, oft in einem fast vertikalen Winkel, wodurch Inselbögen entstehen.
• Konvergenz zwischen einer ozeanischen Lithosphärenplatte und einer kontinentalen Lithosphärenplatte: Die dichtere ozeanische Lithosphäre wird unter die kontinentale Platte geschoben und deformiert diese, wodurch eine Bergkette parallel zur konvergenten Grenze entsteht.
• Konvergenz zwischen zwei Platten der kontinentalen Lithosphäre: Sobald die ozeanische Lithosphäre zwischen ihnen subduziert wurde, dringt keine der kontinentalen Platten aufgrund ihrer geringen Dichte in den Erdmantel ein. Stattdessen schiebt sich eine Platte leicht unter die andere, was zu starker Auffaltung und Deformation führt.

2. Divergente Plattengrenzen

Die Grenzen oder Kanten, an denen sich zwei Platten voneinander entfernen, werden divergente Plattengrenzen genannt.

Die Plattenbewegung führt zu offenen Brüchen zwischen den beiden Platten, die kontinuierlich durch geschmolzenes Gestein aus dem oberen Erdmantel gefüllt werden. Wenn dieses geschmolzene Material an die Oberfläche gelangt, verfestigt es sich und bildet neue Fragmente der Lithosphäre.

Da an diesen Rändern neue Lithosphäre aufgebaut wird, werden sie auch konstruktive Ränder genannt.

Dies sind Bereiche mit intensivem Vulkanismus und weniger intensiven Erdbeben.

Die Entstehung der Ozeane:

• Wenn divergente Ränder innerhalb desselben Kontinents liegen, bilden sich Grabenbrüche (Rifts).
• Wenn sich die Lücke in diesen Tälern weiter öffnet und sich mit einem Ozean verbindet, kommt es zu Überschwemmungen und es entsteht ein Meer.
• Der Meeresboden bildet einen mittelozeanischen Rücken, der zur Schaffung von Lithosphäre beiträgt und intensiven Vulkanismus produziert.