Plattentektonik, Verformung und Verwerfung der Lithosphäre

Plattentektonik der Lithosphäre

Tektonik der Platten: Das kinematische Modell der Lithosphäre beschreibt die Bewegung einer begrenzten Anzahl von Platten, die in ständigem Bezug zueinander stehen. An den Plattengrenzen konzentriert sich die meiste seismische, tektonische und magmatische Aktivität. Das Modell beruht auf:

1. Kanal niedriger Geschwindigkeit: eine Schicht mit geringer Steifigkeit.
2. Lithosphärengürtel: sie sind durch seismische Zonen in Fragmente unterteilt.
3. Die ozeanische Lithosphäre wird schnell rekreiert; sie wird kontinuierlich erzeugt und zerstört.

Arten von Platten

Arten von Platten: Kontinentale Platten: Nordamerikanische, Afrikanische, Eurasische, Australisch-Indische (Australoindische), Antarktische, Arabische und Philippinische. Ozeanische Platten: Pazifische, Karibische, Cocos (Kokos) und Nazca.

Spannungszustände in der Erdkruste

Spannungszustände der Gesteine in der Erdkruste:

In stabilen Platten: Ein Gesteinselement tief unter der Erdoberfläche ist dem Gewicht der darüber liegenden Gesteine unterworfen. Der Fels erfährt Belastungen; dieser Drucktyp wird als hydrostatischer oder lithostatischer Druck bezeichnet und nimmt mit der Tiefe zu.

Tektonisch beanspruchte Bereiche

Bereiche, die tektonischem Stress ausgesetzt sind: Spannung (Stress) lässt sich als dreiachsiges Ellipsoid darstellen. Das Ergebnis ist tektonische Deformation zusätzlich zum lithostatischen Druck.

Arten der Verformung

Arten der Verformung:

• Elastisch ("Gummi"): Spannung und Deformation verhalten sich linear (Hooke'sches Gesetz). Nach Entlastung kehrt das Material weitgehend in seine ursprüngliche Form zurück.
• Plastisch: Die Beziehung zwischen Spannung und Deformation ist nichtlinear; das Material verformt sich dauerhaft und kehrt nach Entlastung nicht in seine ursprüngliche Form zurück.
• Viskos (zeitabhängig): Die Spannung-Deformations-Beziehung ist zeitabhängig (Kriechen); nach Entlastung erfolgt keine vollständige Rückkehr.

Einflussfaktoren auf die Verformung

Einflussfaktoren in der Verformung:

1. Beanspruchung (Magnitude): Die Höhe der angelegten Spannung beeinflusst das Verformungsverhalten.
2. Verformungsgeschwindigkeit: Auf menschlichen Zeitmaßstäben führt schnelle Belastung eher zu Bruch (Ruptur), während auf geologischen Zeitskalen Deformation dominieren kann.
3. Umschließungs- oder Konfinierungsdruck: Unter hohem Druck zeigen Gesteine eher plastische Verformung ohne Bruch.
4. Temperatur: Höhere Temperaturen begünstigen größere plastische (duktilere) Verformung.
5. Wassergehalt: Die Anwesenheit von Wasser macht Gesteine anfälliger für Verformung; wassergefüllte Poren und Klüfte verändern den effektiven Druck und beeinflussen das Versagen an Verwerfungsflächen.

Verwerfungen (Fallas)

Fallas: Eine Verwerfung ist eine Oberfläche, entlang der zusammenhängende Gesteinsblöcke nach einem Versagen gegeneinander verschoben werden.

Typen: Es gibt Normalverwerfungen, Rückschiebungen (Reverse/Thrust), Transformstörungen (Scherungsverwerfungen) sowie listrische Verwerfungen. Die Bewegungsrichtung an Transformstörungen kann sinistral (links) oder dextral (rechts) sein. Listrische Verwerfungen gehen typischerweise allmählich von einer steileren (vertikalen) in eine flachere (horizontale) Bruchfläche über.