Plattentektonik und Lithosphäre: Aufbau der Erde

Kontinentaldrift und Plattentektonik

Im Vergleich zwischen der klassischen Kontinentaldrift und der modernen Plattentektonik ergeben sich wesentliche Unterschiede in den wissenschaftlichen Erklärungsmodellen:

• Mechanismus der Kontinentalbewegung: In der Theorie der Kontinentaldrift wurde angenommen, dass die Ozeanböden unbeweglich bleiben. Die moderne Plattentektonik zeigt jedoch, dass die Lithosphärenplatten über den Erdmantel gleiten und sich die Ozeanböden zentimeterweise mitbewegen (Ozeanbodenspreizung).
• Antriebskraft der Bewegung: Während früher spekuliert wurde, dass die Erdrotation die Ursache sein könnte, ist heute bekannt, dass die Mantelkonvektion (sublithosphärische Strömungen) die Platten an den Mittelozeanischen Rücken vorantreibt.
• Ursachen für Reliefbildungen: Gebirge entstehen nicht nur durch Faltungen an der Vorderkante driftender Kontinente, sondern primär durch die Kollision von Lithosphärenplatten.

Ozeanische und kontinentale Lithosphäre

Die zwei Arten der Lithosphäre unterscheiden sich grundlegend in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften:

• Dicke: Die ozeanische Lithosphäre ist etwa 100 km dick, während die kontinentale Lithosphäre bis zu 300 km erreicht.
• Zusammensetzung der Kruste: Die ozeanische Kruste besteht zu über 90 % aus basaltischen, metamorphen Gesteinen, die arm an Quarz sind. Die kontinentale Kruste besteht zu über 85 % aus granitischen Gesteinen, die reich an Quarz, Sedimenten und vulkanischen Ablagerungen sind.
• Dichte: Basalt ist ein sehr dichtes Gestein, weshalb die ozeanische Lithosphäre in den Mantel absinken kann. Granit und quarzreiche Gesteine haben eine geringere Dichte; diese Leichtigkeit der kontinentalen Kruste verhindert, dass sie durch Konvektion im Erdmantel versinkt.
• Bewegung: Die ozeanische Lithosphäre gilt als aktiver Teil des Mantelkonvektionsmusters, während die kontinentale Lithosphäre eher passiv durch die ozeanische Platte oder Mantelströmungen mitgezogen wird.

Seismische Wellen und Diskontinuitäten

Seismische Wellen, die bei Erdbeben entstehen, durchlaufen das Erdinnere und werden weltweit von Seismographen aufgezeichnet. Wenn diese Wellen von einer Schicht in eine andere mit unterschiedlichen Bodeneigenschaften übergehen, ändern sie ihre Geschwindigkeit und ihre Flugbahn wird abgelenkt oder reflektiert. Durch die Analyse dieser Aufzeichnungen können Seismologen die Tiefe und Abstände zwischen den Erdschichten bestimmen.

Die vier seismischen Diskontinuitäten

Diese Trennflächen werden als seismische Diskontinuitäten bezeichnet:

1. Mohorovičić-Diskontinuität (Moho): Liegt in einer Tiefe von 30 bis 70 km zwischen Erdkruste und Erdmantel.
2. Repetti-Diskontinuität: Trennt den oberen vom unteren Mantel in etwa 670 km Tiefe.
3. Gutenberg-Diskontinuität: Bildet die Grenze zwischen dem Mantel und dem äußeren Kern in 2900 km Tiefe.
4. Lehmann-Diskontinuität: Trennt den flüssigen äußeren Kern vom festen inneren Kern in 5150 km Tiefe.

Aufbau der Lithosphäre

Die Lithosphäre ist die äußerste, starre Schicht der Erde. Sie besteht aus der Erdkruste und dem obersten, festen Teil des Erdmantels. Man unterscheidet zwei Typen:

• Kontinentale Lithosphäre: Gebildet aus kontinentaler Kruste und dem oberen Mantel. Sie erreicht unter Gebirgen eine Dicke von bis zu 300 km, während sie in flacheren Bereichen etwa 100 km misst.
• Ozeanische Lithosphäre: Besteht aus ozeanischer Kruste und dem oberen Mantelteil. Ihre Dicke beträgt in alten Ozeanbereichen knapp 100 km und ist in jungen Gebieten deutlich geringer.

Der Rest des oberen Mantels unter der Lithosphäre kann trotz seines festen Zustands aufgrund von hohem Druck und extremen Temperaturen langsam fließen – ähnlich wie das Eis in einem Gletscher. Die Lithosphäre wird durch diese Bewegungen im sublithosphärischen Mantel mitgezogen und zerbricht dabei in große Fragmente, die sogenannten Lithosphärenplatten.