Theorie der Plattentektonik: Grundlagen, Plattenbewegungen und Erdbeben verstehen

Die Theorie der Plattentektonik: Globale Dynamik der Erde

Die Theorie der Plattentektonik, entstanden im Jahr 1968, ist eine geologische Theorie, die versucht, die wichtigsten dynamischen Prozesse der Erde in den letzten zwei Millionen Jahren zu erklären. Dazu gehören die geografische Verteilung von Erdbeben und Vulkanen sowie die Bildung von Gebirgsketten.

Diese Theorie kombiniert die Ideen der Kontinentalverschiebung und der Ozeanbodenspreizung. Sie besagt, dass die Lithosphäre in Fragmente, die sogenannten Lithosphärenplatten, unterteilt ist. Diese Platten bewegen sich auf der plastischen Asthenosphäre. In diesem Szenario bewegen sich Platten von den Rücken zu den Tiefseegräben.

Plattenbewegung und Krustenbildung

Neue Kruste wird an den mittelozeanischen Rücken gebildet und entlang der Gräben zerstört. Gebirgsketten entstehen oft neben diesen Gräben. Nach dieser Hypothese bewegen sich Europa und Nordamerika relativ zueinander mit einer Geschwindigkeit von wenigen Zentimetern pro Jahr. Genaue Messungen der kontinentalen Positionen mittels Satelliten haben die Gültigkeit der Plattentektonik bestätigt.

Plattengrenzen und ihre Dynamik

Gemäß der Theorie ist die Lithosphäre in sieben große Platten und eine Reihe kleinerer Platten unterteilt, die sich mehr oder weniger unabhängig über die Asthenosphäre bewegen. Bereiche mit Erdbeben und Vulkanen konzentrieren sich entlang der Plattenränder.

Divergierende Plattengrenzen

An divergierenden Plattengrenzen bewegen sich Platten voneinander weg, während Magma aus der Asthenosphäre an die Oberfläche aufsteigt. Das Magma erstarrt zu Gestein, das an die beweglichen Platten gebunden wird. Divergierende Grenzen werden durch mittelozeanische Rücken markiert, wo ozeanische Kruste entsteht. Die Trennung Südafrikas und die Bildung des Südatlantiks entlang des Dorsal Medioatlántica sind Beispiele hierfür.

Konvergierende Plattengrenzen

Platten verschieben sich aufeinander zu und stoßen an konvergierenden Rändern zusammen. Wenn eine Platte aus oberem Erdmantel und ozeanischer Kruste mit einer Platte aus kontinentaler Kruste und oberem Erdmantel kollidiert, sinkt die dichtere ozeanische Platte entlang einer Subduktionszone unter die kontinentale Platte.

Während die ozeanische Platte absinkt, erwärmt sie sich allmählich und schmilzt teilweise, wodurch Magma entsteht. Dieses Magma kann an die Erdoberfläche ausbrechen und vulkanische Gebirgsketten bilden, wie beispielsweise die Anden.

Transformstörungen

Transformstörungen sind Bereiche, in denen Platten aneinander vorbeigleiten, wie die San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien. Diese trennt die Pazifische Platte von der Nordamerikanischen Platte, wo Erdbeben infolge der relativen Verschiebung der beiden Platten häufig auftreten.

Bedeutung der Plattentektonik

Die gesamte krustale Dynamik wird als Folge der im Mantel bestehenden Dynamik erklärt. Die Verformungen der dünnen Kruste (durchschnittlich 50 km dick) und der Lithosphäre als Ganzes sind angesichts des enormen Material- und Energietransports aus dem Erdinneren logisch.

Obwohl die Theorie in den 1960er Jahren revolutionär war, hat die Plattentektonik tiefgreifende Auswirkungen auf alle Bereiche der Geologie, da sie die Grundlagen liefert, die viele scheinbar unabhängige Phänomene miteinander in Beziehung setzen.

Die grundlegenden Prozesse

1. Kontinentale Fragmentierung

Es scheint, dass sich alle großen Kontinente in einem relativ kurzen Zeitraum (vielleicht bis zu einigen zehn Millionen Jahren) aufspalten. Dies geschieht, weil die dicke Lithosphäre eine große Menge an Wärme erzeugt und gleichzeitig verhindert, dass der Mantel diese nach außen abstrahlt.

2. Ozeanbodenspreizung

Dies ist der Zuwachs an ozeanischem Boden an divergierenden Plattengrenzen, den sogenannten ozeanischen Rücken. Die Einheitlichkeit dieses Prozesses wird nur durch die Seitenverschiebung durch Transformstörungen unterbrochen.

3. Subduktion in verschiedenen Stadien

Subduktion tritt an konvergenten Plattengrenzen auf und beinhaltet eine Kompression, die durch das Brechen einer gemischten Platte an ihrer schwächsten Stelle behoben wird: der Kontinent-/Ozeangrenze. Dies führt zur Bildung von zwei neuen Platten, von denen die leichtere (kontinentale) eher auf der dichteren (ozeanischen) verbleibt, die allmählich absinkt.

Das Phänomen der Subduktion kann nur verstanden werden, wenn man die hohen Temperaturen, die Plastizität der Asthenosphäre und die Langsamkeit des Prozesses akzeptiert.

4. Obduktion oder kontinentale Kollision

Eine Kollision ist das Ergebnis einer längeren Subduktion, bei der die ozeanische Lithosphäre verschwindet und die Ausdehnungsrichtung der Platten ändert. Die vordere Rückenflanke nähert sich der kontinentalen Kruste durch die Einwirkung anderer, nebeneinander entstandener Rücken. Dies führt dazu, dass sich die beiden Platten kräftig nähern. Dies markiert das Ende der Subduktion, da kein Block mehr unter den anderen abtauchen kann. Der Zusammenstoß führt zur Obduktion, bei der beide Landmassen miteinander verschmolzen werden.