Plattentektonik

Aus Schlauweb

Die Plattentektonik ist die gerade wichtigste Modell der Geologie und Geophysik für die großräumigen Abläufe in der Erdkruste. Die Plattentektonik beschreibt die Bewegungen der Lithosphären-Platten - die sogenannte Kontinentalverschiebung - und die damit verbundenen Folgen. Zu diesen zählen die Entstehung von Faltengebirgen (Orogenese) und Tiefseerinnen durch den Druck der Platten, sowie die Phänomene der Erdbeben und des Vulkanismus.

Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeines 2 Geschichte der Theorie der Plattentektonik 2.1 Erste Hypothesen (17.-19. Jahrhundert) 2.2 Alfred Wegener und seine Gegner 2.3 Ab 1960: Ozeanböden, Subduktion, Erdmessung 3 Gebirgsbildung und Vulkanismus im Licht der Plattentektonik 3.1 Mittelozeanische Rücken 3.2 Intrakontinentale Gräben 3.3 Kordilleren- oder Andentyp 3.4 Kollisionstyp 3.5 Hot-Spots 4 Ursachen der Plattentektonik und ungelöste Probleme 5 Plattentektonik auf anderen Himmelskörpern 6 Plattenverschiebungen in der Erdgeschichte 6.1 Verschiebungen in der Vergangenheit 6.2 Verschiebungen in der Zukunft 6.2.1 Allgemein 7 Literatur 8 Siehe auch 9 Weblinks 10 Videos

Allgemeines

Grundlegend für die Plattentektonik ist die fragmentierte Struktur der Lithosphäre, die in 7 große Platten deutlich ist:

• Pazifische und Antarktische Platte,
• Nord- und Südamerikanische Platte,
• Afrikanische und Eurasische Platte,
• und Indisch-Australische Platte.

Neben gibt es noch einige kleinere Platten wie beispielsweise die Karibische Platte, Cocosplatte, Nazcaplatte, Somaliplatte, Arabische Platte und Philippinische Platte), über deren Zusammenhang jedoch unterschiedliche Daten vorliegen.

Die Platten sind durch Mittelozeanische Rücken oder durch Tiefseerinnen (-gräben) voneinander getrennt. An den Rücken entsteht aus basaltischem Magma, das aus dem Oberen Erdmantel emporsteigt, neue ozeanische Kruste, was man Ozeanboden-Spreizung oder auchSeafloor Spreading nennt.

In den Tiefseerinnen sinkt die Kruste abermals in den Klamotte ab und wird „verschluckt“ (subduziert). Die eigentlichen Kontinentalblöcke aus überwiegend granitischem Stoff werden - zusammen mit den umgebenden Ozeanböden - wie auf einem langsamen Fließband von den Spreizungszonen weg respektive zu den Subduktionszonen hin geschoben. Nur eine Kollision mit einem anderen Erdteil kann diese Bewegung aufhalten. Da die kontinentale Kruste aber spezifisch leichter als jene der Ozeanböden ist, kann sie nicht mit dieser zusammen in die Subduktionszone abtauchen.

Geschichte der Theorie der Plattentektonik

Erste Hypothesen (17.-19. Jahrhundert)

Der offensichtlichste und daher am frühesten erkannte Hinweis auf die Kontinentaldrift ist die Ähnlichkeit im Verlauf der Ostküste Südamerikas und der Westküste Afrikas.

Die älteste These einer Horizontalverschiebung als Beweggrund stammt von dem flämischen Kartografen Abraham Ortelius, in der Ausgabe seines Weltkarte Theatrum Orbis Terrarum von 1596. Als Antriebskraft dieser Vorgänge hat Ortelius Erdbeben und Fluten angenommen.

Häufig wird der erste Hinweis Sir Francis Bacon im Jahre 1620 zugeschrieben, doch soll Bacon sich nur auf die Ähnlichkeit der Westküsten beider Kontinente, also die atlantische Küste von Afrika und die pazifische Küste von Südamerika bedeckt haben (nach Keary und Vine, Global Tectonics, 1990, Blackwell Scientific Publications, Oxford). Dagegen soll auch der Theologie-Professor Theodor Christoph Lilienthal in Königsberg angesichts der Ähnlichkeit der gegenüberliegenden Küsten Südamerikas und Afrikas 1756 die Möglichkeit erwogen haben, daß sie vormalig nahe beieinander lagen. Das Auseinanderbrechen brachte er mit einer biblischen Katastrophe in Verbindung.

Alexander von Humboldt beschrieb 1801 und 1845 die Ähnlichkeit der gegenüberliegenden Küsten Südamerikas und Afrikas und spekulierte, daß der Atlantischer Ozean durch einen katastrophalen Strom abgefärbt wurde. Anno 1858 ging der US-Amerikaner Antonio Snider-Pellegrini einen Schritt weiter, als er die erste Karte veröffentlichte, auf der die Alte und die Vereinigte Staaten ohne trennenden See zu sehen waren. Er mutmaßte, dass es die biblische Sintflut gewesen sei, welche die Kontinente voneinander getrennt habe. Um die Jahrhundertwende wurde das Auseinanderdriften des amerikanischen und des afrikanischen Kontinents mit der Entstehung des Mondes aus dem Großer Ozean in Verbindung gebracht.

Der österreichische Geologe Eduard Suess (1831 - 1914) vertrat in seiner Buchreihe „Das Antlitz der Erde“ zunächst die Landbrücken-Theorie, um die markanten Ähnlichkeiten zwischen bestimmten fossilen Tier- und Pflanzenvergesellschaftungen auf verschiedenen heutigen Kontinenten zu erklären. Später postulierte er jedoch die Existenz von zwei einmal zusammen hängenden großen Landmassen. Für die südlichere von beiden prägte Suess den vorerst schon von anderen eingeführte Namen Gondwana-Land. Dieser Erdteil habe noch im Mesozoikum alle heutigen Kontinente der südlichen Hemisphäre, einschließlich Indien, umfasst. Zu Beginn des Känozoikums aber seien große Teile dieses Kontinents abgesunken und zu Ozeanen geworden.

Alfred Wegener und seine Gegner

In seinem 1915 veröffentlichten Buch „Die Entstehung der Kontinente und Ozeane“ (Link zur vierten überarbeiteten Auflage von 1929) folgerte Alfred Wegener (1880-1930) aus der genauen Passung der Küstenlinien von Südamerika und Afrika, dass diese Bruchstücke eines einmal größeren Kontinents gewesen sein könnten, der in der erdgeschichtlichen Vergangenheit entzwei gebrochen war. Die Passung ist noch genauer, wenn man nicht die Küstenlinien, zugunsten die Schelfränder, also die unter Wasser liegenden Teile eines Kontinents betrachtet. Nahe sammelte Wegener alternative Argumente:

• Faltengürtel und Scherzonen aus Südamerika bewilligen sich in Afrika mit sehr ähnlichen Gesteinsabfolgen und Deformationsmustern vergleichen.
• Diamantlagerstätten in Südamerika und Westafrika weisen geologische Ähnlichkeiten auf.
• Auf allen Südkontinenten finden sich Klima-Zeugen der permo-karbonen Eiszeit.
• Bestimmte fossile und rezente Floren und Faunen beiderseits des Atlantiks stimmen überein:
  • Fossilien kälteliebender Landpflanzen mit zungenförmigen Blättern (Glossopteris-Flora) waren auf allen Südkontinenten verbreitet.
  • Fossile Überreste von Mesosaurus, eines im Süßwasser lebenden Reptils, konnte sowie in Afrika sowohl in Südamerika geprüft werden.
  • Die Seekuh Manati kommt dieser Tage und in Westafrika sowie in Mittel- und Südamerika vor.

Mit Hilfe von solcher Indizien rekonstruierte Wegener einen Superkontinent, den er Pangäa - Alles Land - nannte, der nicht nur die Südkontinente, für alle bekannten Kontinentalmassen umfasste. Nach seiner Konzept sollten die aus überwiegend granitischem Felsblock bestehende, spezifisch leichtere kontinentale Kruste oder SiAl - bei Silizium ist Metall das vorherrschende Element des Granits - auf dem dichteren, basaltischen Untergrund, dem SiMa - das Metall wird im Basalt durch Mg vertreten - „schwimmen“, etwa so, wie ein Eisberg im Meer treibt.

Als mögliche Kraft, die die Kontinente bersten und kaputt vorantreiben ließ, schlug Wegener verschiedene astronomische Kräfte vor: z. B. die Abbremsung der Erdrotation durch die Gezeitenreibung des Mondes, oder etwaPräzessionskräfte. Die „Polflucht“, das heißt, die durch die Erdrotation erzeugte Fliehkraft, sollte die Kontinentalmassen langsam in Neigung auf den Äquator zu bewegen. Aber selbst Wegener war klar, dass letztlich diese Kräfte nicht ausreichten, um die Drift der Kontinente zu erklären. Gerade deshalb wurde Wegeners Modell zu seinen Lebzeiten von den meisten Geowissenschaftlern abgelehnt.

Ein weniger wissenschaftliches Beweggrund von Wegeners Gegnern bestand aber wohl in den Eifersüchteleien zwischen den seinerzeit unnachsichtig voneinander getrennten Teilgebieten der Geowissenschaften. Da sich Wegener ursprünglich mit Astronomie, Meteorologie und Klimatologie beschäftigt hatte, galt er vielen „echten“ Geologen als ein unqualifizierter „Quereinsteiger“.

Ab 1960: Ozeanböden, Subduktion, Erdmessung

Der Paradigmenwechsel setzte etwa um 1960 ein, als man grundlegend neue Erkenntnisse über die Geologie der Ozeanböden erlangte.

• Man erkannte zum Beispiel, dass die Mittelozeanischen Rücken vulkanisch aktiv sind, und dass dort an langen Bruchspalten große Mischen an basaltischer Lava austreten, meist gut in Form von Kissenlava.
• Bei paläomagnetischen Messungen dieser Basalte entdeckte man, dass die wiederholte Umkehrung des Erdmagnetfelds im Laufe der Erdgeschichte ein genau spiegelsymmetrisches „Streifenmuster“ auf beiden Seiten des Mittelatlantischen Rückens erzeugt hatte.
• Außerdem erkannte man, dass die Sedimentgesteine, die die Tiefseeböden bedecken, in größerer Entfernung von den Mittelozeanischen Rücken auch immer mächtiger und älter werden.

Die einleuchtendste Erklärung für diese Phänomene war, dass die basaltischen Magmen, die ständig an den Mittelozeanischen Bruchzonen austreten und erstarren, den Ozeanboden in entgegengesetzte Richtungen kaputt drücken, so dass er sich im Laufe der Zeit immer weiter ausdehnt (Sea-Floor-Spreading).

Nun gibt es bis auf den heutigen Tag keine eindeutigen Anzeichen, dass sich der Einflussbereich der Erde im Laufe ihres Bestehens signifikant vergrößert hätte, wie es in der alten Expansionshypothese gefordert wurde. Dies legte den Gedanken nahe, dass die neu gebildete ozeanische Kruste an anderer Stelle abermals vernichtet werden müsse.

• Dafür spricht, dass man bis heute keinen Ozeanboden entdeckt hat, der älter als 200 Millionen Jahre wäre. Die Hälfte aller Ozeane ist nicht einmal älter als 65 Millionen Jahre. Hiermit wurde die alte, fixistische Vorstellung widerlegt, nach der die Ozeane uralte Einsturzbecken seien, die sich, wie die Kontinente, schon bald nach Formung der ersten festen Kruste um die glutflüssige Urerde, gebildet hätten.

Als Ort der Destruktion ozeanischer Kruste wurden in den 1970er Jahren die Tiefseerinnen erkannt, die besonders den Pazifischen See umgeben. Wegen ihrer starken seismischen und vulkanischen Aktivität wird diese Zone auch als „Pazifischer Feuerring“ bezeichnet.

• Geophysikalische Messungen offenbarten dort schräg geneigte seismische Reflexionsflächen (Benioff-Zone), an denen wahrscheinlich schwere ozeanische Kruste unter kontinentale (oder übrige ozeanische) Kruste geschoben wird und absinkt. Typisch für diese Zonen sind die tiefen Erdbeben, deren Hypozentren in Tiefen von 320 bis 720 km liegen können. Dieser Befund wird mit der starken Reibung zwischen den absinkenden Platten und dem umgebenden Felsblock erklärt, die schließlich zum Zerbersten und Aufschmelzen der subduzierten Platte führt.
• Als Substrat, auf dem sich die Kruste seitlich verschieben kann, gilt die rund 100 km mächtige „Low-Velocity Zone“ (Asthenosphäre), in der sich die seismischen „P- und S-Wellen“ nur langsam ausbreiten. Dies erklärte man mit der Existenz von zum Teil aufgeschmolzenem, fließfähigen Gesteinspaketen unten der starren, 70-120 km mächtigen Lithosphäre.

Die neuen Methoden der Satellitengeodäsie und des VLBI, die sich in den 1990ern der cm-Genauigkeit näherten, liefern nun einen direkten Nachweis der Kontinentaldrift. Die Tempo der Ozeanboden-Spreizung beträgt im Mittel einige Cm pro Jahr, variiert aber zwischen den einzelnen Ozeanen. Die geodätisch ermittelten Driftraten zwischen den großen Platten liegen zwischen 2 und 20 cm und stimmen mit den geophysikalischen NUVEL-Modellen weitgehend überein.

In der Gesamtheit lässt sich sagen: Alfred Wegener (1880-1930) postulierte schon 1915, dass die verhältnismäßig leichten, granitischen Gesteine der kontinentalen Kruste wie Keile auf die dichteren, zähflüssigeren Basalte der ozeanische Kruste wirken und alle beide zusammen mit dem oberen Erdmantel als Lithosphärenplatten auf der Asthenosphäre 'schwimmen'. Doch erst um 1970 konvergierten die Befunde der einzelnen Geowissenschaften, und das Plattentektonik-Modell konnte die älteren Theorien zur Gebirgsbildung und zur Struktur der Erdoberfläche ablösen. Diese Theorien waren die auf der Kontraktionshypothese aufbauende Geosynklinal-Theorie, die Expansionstheorie und die Pulsationshypothese.

Benachbart Wegeners Konzept der Kontinentaldrift enthält die Plattentektonik auch Elemente der Unterströmungstheorie von Otto Ampferer (siehe auch: Geschichte der Geologie, Permanenztheorie).

Gebirgsbildung und Vulkanismus im Licht der Plattentektonik

Im Gegensatz zu der klassischen Geosynklinal-Theorie, geht man in diesen Tagen davon aus, dass die meisten gebirgsbildenden und vulkanischen Prozesse an die Plattenränder sklavisch sind.

Mittelozeanische Rücken

Die Mittelozeanischen Rücken werden in diesen Tagen (als so genannte Rücken und Schwellen) als die größten zusammenhängenden Gebirgssysteme des Planeten Erde angesehen. Dort herrschen aber expansive Kräfte vor, sodass die Gesteine nicht gefaltet werden. Anstelle herrscht Bruchtektonik mit der Bildung von tektonischen Gräben und Horsten vor. Charakteristisch für die Mittelozeanischen Rücken sind Transform-Störungen, die die vulkanisch aktiven Zentralgräben in unregelmäßigen Abständen etwa rechtwinklig stechen und die einzelnen Abschnitte gegeneinander versetzen. Auch die Transformstörungen sind seismisch aktiv, weil sich hier die tektonischen Spannungen entladen, die durch Plattenbewegungen schräg zu den zentralen Rücken aufgebaut werden. Ein bekanntes Beispiel ist die erdbebengefährdete San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien, die die kleine Gorda-Platte von der Pazifischen Platte trennt.

Ein eigentümliches vulkanische Phänomen, das an die Mittelozeanischen Rücken unfrei ist, sind die Black Smoker, hydrothermale Schlote, an denen überhitztes, mineralgesättigtes Wasser austritt.

Intrakontinentale Gräben

Auch die tektonischen Gräben, die wie der Ostafrikanische Graben als die erste Phase der Ozeanbildung aufgefasst werden können, sind mit vulkanischer Aktivität verbunden. Charakteristisch ist hier die Aufwölbung der umgebenden kontinentalen Kruste, die zur Heraushebung von ausgedehnten Grundgebirgs-Massiven, oder aberSchilden führt. Gerade die ungewöhnliche durchschnittliche Höhenlage des Afrikanischen Schildes lässt zahlreiche Subjekt vermuten, dass sich unter dem afrikanischen Erdteil stationäre Wärmequellen befinden: etliche so genannte Manteldiapire, wölben die Lithosphäre auf und erwärmen die Erdkruste. Es kommt zu Rissen, zu Vulkanismus und zum Enthebung von Magma.

Bei zunehmender Ausweitung der Bruchzonen bilden sich schmale, langgezogene Meeresbecken, wie das Rote Meer, die sich mit der Zeit zu echten Ozeanen ausweiten können.

Kordilleren- oder Andentyp

Der klassische Kordillerentyp der Kettengebirge findet sich über den Subduktionszonen, in denen ozeanische Kruste direkt unter kontinentale Kruste subduziert wird, wie an der Westküste Amerikas. Hier herrschen besonders komprimierende Bedingungen, die die Gesteinspakete herausheben, in tektonischen Decken über sich drängeln und falten. In größeren Tiefen kann es in diesen Zonen durch die erhöhten Drucke und Temperaturen auch zu Regional- Metamorphosen und Aufschmelzungen (Anatexis) kommen.

In den Subduktionszonen an der Ostküste Asiens, und an den Tiefseerinnen des West-Pazifiks, wie dem Marianen- und dem Tonga-Graben, kommt es zur Bildung von gekrümmten Inselbögen. Die Krümmung ist auf das geometrische Verhalten einer Kugeloberfläche wie der Erdkruste beim Abknicken und Untertauchen eines Plattenteils zurückzuführen. Beispiele sind die Alëuten, die Kurilen oder die japanischen Inseln führt. Diese Inselketten sind größtenteils vulkanischen Ursprungs. Zwischen den Inselbögen und dem vorlagernden Erdteil können sich noch sogenannte „Back-arc Basins“ entwickeln.

Beim Zusammenstoß einer ozeanischen Platte mit einer Kontinentalplatte kann es anliegend der Gebirgsauffaltung im gleichen Sinne zu vulkanischen Bildungen kommen. Auch hier werden die subduzierten Platten in der Wärme des Oberen Mantels aufgeschmolzen und die erhitzten andesitischen bis granitischen Magmen dringen durch die Gesteine der überlagernden Faltengebirge bis an die Oberfläche. Dort speisen sie die teils hochexplosiven vulkanischen Eruptionen.

Bei der Zusammenstoß von ozeanischer mit kontinentaler Kruste wird der Ozeanboden nicht immer vollständig subduziert. Kleine Ausschuss von Meeresbodensedimenten und basaltischem Stoff (Ophiolithe) werden zu Weilen bei der Subduktion von ihrer Beleg 'abgeschabt' und untergehen nicht im Oberen Mantel. Sondern dessen werden sie, zusammen mit den Gesteinen des Kontinentalrandes, deformiert, gefaltet und in die jeweiligen Gebirgsgürtel integriert. In der Regel werden diese Gesteinspakete keilförmig auf den Kontinentalrand aufgeschoben (Akkretionskeil) und werden Teil der kontinentalen Kruste. Besonders an der Westküste Nordamerikas finden sich Anzeichen, dass die Kontinente auch durch die Zusammenstoß mit 'Mikrokontinenten' und mit Inselbögen (Überbegriff: Terranes) immer mehr Kruste ansetzen. Wenn in einem Faltengebirge, wie etwa dem Himalaja oder den Alpen, Ophiolithe entdeckt werden, so deutet dies somit auf die ehemalige Existenz von ganzen Ozeanen hin, die zwischen zwei Kontinentalplatten verloren sind.

Kollisionstyp

Wenn die ozeanische Kruste zwischen zwei Kontinentalblöcken vollständig subduziert worden ist, kommt es zum Kollisionstyp der Gebirgsbildung, wie beispielsweise beim Zusammenstoß des indischen Subkontinents mit der eurasischen Landmasse im Himalaya.

Das Bild kann aber bei schrägem Aufeinandertreffen der Blöcke und Vorliegen von „Mikrokontinenten“ wie der Apenninhalbinsel im Mittelmeer viel komplizierter werden. Es scheint, dass ozeanische Mittelmeerkruste vorläufig und unter die Afrikanische plus unter die Eurasische Platte subduziert wurde, während die Iberische Halbinsel, der Sardo-korsische Block und die Apenninenhalbinsel zwischen den großen Kontinentalblöcken im Gegenuhrzeigersinn rotiert wurden.

Last, but not least vorhanden auch Gebiete wie die südostasiatische Inselwelt oder die Karibik, in denen zwei ozeanische Platten in gegenläufigem Sinn unter eine übrige ozeanische Platte subduziert werden. Nicht zufällig gehören die vulkanischen Eruptionen in diesen Gegenden zu den gewaltigsten überhaupt.

Hot-Spots

Es ist nicht ganz klar, wie der sogenannte Hot-Spot-Vulkanismus in dieses Bild passt. Sowohl .... als auch auf Island, wie auf Hawaii, werden aus stationären Magmakammern im Oberen Mantel, den sogenannten Diapiren o. Plumes, basaltische Laven gefördert. Während Island jedoch genau auf dem Mittelatlantischen Rücken liegt und vielleicht aktiv an der Spreizung des Nordatlantiks am Hut haben ist, befindet sich Hawaii mitten in der Pazifischen Platte. Die langen Inselketten des Südpazifiks erklären sich dadurch, dass die ozeanische Lithosphäre kontinuierlich über einen stationären Hot Spot geglitten ist, dessen Vulkanschlote in regelmäßigen Abständen den Ozeanboden selbst helfen haben.

Immerhin für die Inseln von Hawaii weisen neue Erkenntnisse darauf hin, dass es sich dort nicht um einen stationären, anstatt um einen beweglichen Hot Spot handelt. Die Wissenschaftler untersuchten die Anpassung des magnetischen Feldes im einmal geschmolzenen Gestein, welches beim Fest werden das zu dem Zeitpunkt vorherrschen Magnetfeld sozusagen einfriert. Die Ergebnisse decken sich nicht mit der bisherigen Annahme, stattdessen legen die These nahe, dass sich die Wärmequelle unter der tektonischen Platte bewegt.

Ursachen der Plattentektonik und ungelöste Probleme

Wenn die Realität der Kontinentaldrift unter Geowissenschaftern auch kaum noch bezweifelt wird, so besteht über die Kräfte im Erdinnern, die die Bewegungen der Platten auslösen und vorantreiben, noch fast so viel Unklarheit wie zu Zeiten Wegeners.

Die dieser Tage am meisten vertretene Gutachten geht von langsamen Konvektionsströmen aus, die sich durch den Wärmeaustausch zwischen dem heißen Erdmantel und der kühleren Erdkruste bilden. Die Energie für die Heizung des Magmas liefern wahrscheinlich radioaktive Zerfallsprozesse. Die Reibungsenergie der Gezeitenwirkung des Mondes auf den Erdkörper kann wohl vernachlässigt werden. Leider Gottes bilden Konvektionsströme unter Laborbedingungen, z. B. in erhitzten zähen Flüssigkeiten, sehr hoch strukturierte und symmetrische Formen aus, wie etwa Bienenwabenmuster. Dies lässt sich kaum mit der tatsächlich beobachteten Gestalt der geotektonischen Platten und ihren Bewegungen vereinbaren.

Sonstige Autoren unterstreichen eher die Wirkung der Gravitation auf die Bewegung der Platten. Während sich die ozeanische Kruste von den Mittelozeanischen Rücken weit und auskühlt, nimmt auch ihre Dicke und Dichte ständig zu. Schließlich sei der Punkt erreicht, an dem sie unter dem eigenen Gewicht „von selbst“ wiederum in den Klamotte abtaucht. Die basaltischen Magmen an den Mittelozeanischen Rücken würden somit den Ozeanboden nicht aktiv kaputt drücken, anstelle die Spalten öffnen sich passiv, durch den seitlichen Zug zu den Subduktionszonen hin. Die Aufschmelzung der Magmen an den Mittelozeanischen Rücken beruht nach diesen Vorstellungen eher auf seitlicher Druckentlastung als auf erhöhtem Wärmefluss aus der Tiefe.

Eine alternative Modell geht von nur zwei sich gegenüber liegenden Konvektionszentren aus. Eine dieser Tage dominante Zelle läge unter Afrika, was das dortige Vorherrschen von Dehnungsbrüchen und das Fehlen einer Subduktionszone am Rand der Afrikanischen Platte erklären würde. Die zusätzliche Konvektionszelle läge auf der Opposition des Globus - unter der Pazifischen Platte, die ständig an Größe verliert. Der Pazifik, der interessanterweise keinerlei kontinentale Kruste beinhaltet, wäre somit der Überrest eines urzeitlichen Superozeans Panthalassa, der damals der Pangäa gegenüber befindlich sei. Erst wenn sich im Gebiet des heutigen Stiller Ozean alle Kontinente erneut zu einem neuen Superkontinent vereinigt hätten, würde sich die Bewegung verkehren (Wilson-Zyklus). Die neue Pangäa würde abermals kaputt brechen, um den neuen Superozean, der sich aus Atlantik, Indischem und Arktischem Weltmeer gebildet hätte, ein weiteres Mal zu schließen.

Plattentektonik auf anderen Himmelskörpern

Nach dem bisherigen Stand der Wissenschaft scheint der Verfahren der Plattentektonik nur auf der Erde effektiv zu sein. Das ist für den kleinen Planeten Merkur und für die großen Monde der Gasplaneten und den Erdmond noch plausibel. Die Lithosphäre dieser relativ zur Erde viel kleineren Himmelskörper ist im Verhältnis einfach zu dick, um wohlbehalten von Platten beweglich sein zu können. Allerdings zeigt Ganymeds Kruste Ansätze einer zum Beugen gekommenen Plattentektonik. Jedoch ist bei der fast erdgroßen Venus schwer zu verstehen, aus welchem Grund eine Plattentektonik trotz starkem Vulkanismus nicht in Gang gekommen sein dürfte. Eine erhebliche Rolle könnte dabei das nur auf der Erde vorkommende freie Wasser spielen. Offensichtlich dient es hier bis nieder auf die Kristallgitterebene als reibungsminderndes „Schmiermittel“. Man weiß, dass an den Subduktionszonen der Erde nicht nur ein aus abgescherten Sedimenten bestehender Akkretionskeil in die Tiefe gezogen wird, zugunsten mit ihnen jährlich Tausend Millionen Tonnen Wasser. Auf der Venus ist es einfach nicht vorhanden.

Der Mars dagegen scheint eine Zwischenstellung zu beanspruchen. Wasser bzw. Eis ist vorhanden und man vermeint, Ansätze einer Plattentektonik erkennen zu können. Die aufgereihten gigantischen Schildvulkane und Grabensysteme, die den halben Planeten umspannen, erinnern in gewisser Weise an das Rifting auf der Erde. Dem steht wiederum das Fehlen von eindeutigen Verschluckungszonen gegenüber. Wahrscheinlich reichte die intern Hitzeentwicklung und daraus folgende Konvektion auf diesem relativ kleinen Planeten nicht ganz aus, um den Verfahren wirklich in Gang zu setzen, oder der Vorgang kam schon in der Frühgeschichte des Planeten nochmal zum Stillstand.

Ob eine Art Plattentektonik auf unähnlich aufgebauten Himmelskörpern stattfindet, ist nicht bekannt, aber vorstellbar. Als Kandidaten für konvektionsgetriebene weiträumige horizontale Krustenverschiebungen können die Monde Europa und Enceladus gelten. Die knapp erdmondgroße Westen weist einen Eispanzer von etwa 100 km Dicke über einem felsigen Mondkörper auf, der in den unteren Bereichen z. T. oder vollständig aufgeschmolzen sein könnte, so dass der Eispanzer möglicherweise wie Packeis auf einem See schwimmt. Der nur etwa 500 km kleine Enceladus wird wahrscheinlich durch Gezeitenkräfte aufgeheizt. Flüssiges Wasser oder weiches Eis könnte bei beiden Himmelskörpern an linearen Schwächezonen aufsteigen, das stahlharte Eis der Kruste zur Seite drücken, was wiederum folgen ließe, dass andernorts Kruste verschluckt werden müsste. Die Oberfläche dieser Monde ist jedenfalls geologisch aktiv oder wenigstens aktiv gewesen, was Mechanismen der Krustenerneuerung erfordert. Der Vulkanismus auf Io dagegen scheint so ein stark zu sein, dass stabile Krustenbereiche in der Art der Platten erst gar nicht entstanden sind.

Plattenverschiebungen in der Erdgeschichte

Wir wissen, wie schnell und wohin sich die großen Platten jetzig bewegen und verschiedene Indizien erlauben uns, ihre Wege in der Vergangenheit zu rekonstruieren. Wegen ihrer Trägheit benötigen sie Dutzende von Jahrmillionen, um zum Stockung zu kommen und noch länger, um ihre Bewegung umzukehren.

Verschiebungen in der Vergangenheit

• Man geht davon aus, dass die Landmasse der Erde vor zirka 320 Millionen Jahren im Wesentlichen zwei Kontinente umfasste, nämlich Gondwana und Laurasia.
• Vor rund 250 Millionen Jahren waren beide zum Riesenkontinent Pangäa zusammengewachsen, der vom Riesenozean Panthalassa umgeben war, und in den sich von Morgenland das Tethysmeer wie eine riesige Bucht in erstreckte.
• Vor etwa 135 Millionen Jahren brach die Kontinentalmasse auseinander. Das Tethysmeer öffnete sich weiter nach Westen und trennte einen Südkontinent ab, der wieder als Gondwana bezeichnet wird. Der Nordkontinent zerfiel durch die Öffnung des Nord-Atlantiks in die beiden Teile Nordamerika und Eurasien.
• Bis vor ca. 100 Millionen Jahren hat sich der Zerfallsprozess der Kontinente weiter fortgesetzt. Vor allem der große Südkontinent hat sich in Südamerika, Afrika, Indien, Antarktis und Australien aufgespalten. Das Tethysmeer trennt nach wie vor die Nordkontinente von den Südkontinenten.

Verschiebungen in der Zukunft

Alle geologischen Beobachtungen weisen darauf hin, dass die Platten weiter dynamisch sind. Es lässt sich nicht genau vorhersagen, wie die Landmassen in 200 Mio. Jahren auf der Erdoberfläche zerstreut sein werden. Vorhersagen möglich machen sich durch einer Extrapolation der aktuellen Bewegungen erstellen:

• In 20 Millionen Jahren wird einander Ostafrika weiter des Ostafrikanischen Grabenbruchs vom übrigen Afrika zersplittern und dabei einen neuen Ozean bilden. Spanien löst sich von Frankreich und dreht sich dabei leicht im Uhrzeigersinn. Australien und Neuseeland drängeln einander schnell nordwärts, so dass Nordaustralien nun am Äquator liegt. Das Schwarze Meer ist vollständig vom Mittelmeer abgeschnitten und der Golf von Akaba hat sich bis zur Türkei geöffnet.
• In 40 Millionen Jahren wird Afrika weiter Entwicklung Norden wandern und die Mittelmeerregion rundum umgestalten, Sizilien wird nach Norden verschoben und liegt in Küstennähe vor Rom. Spanien dreht sich weiter im Uhrzeigersinn von Grande Nation weg. Mitteleuropa könnte vorwärts des Rheins entzwei brechen. Australien wandert weiter Entwicklung Südostasien. Der Atlantik wird breiter, denn Amerika fern sich weiter von Europa und Afrika.
• In 50 Millionen Jahren löst sich ein Teil Kaliforniens vorwärts der San-Andreas-Verwerfung vom amerikanischen Land und wandert nach Nordosten. Nordamerika mit Grönland rückt zunächst nach Westen, dreht sich dann im Uhrzeigersinn und driftet nach Süden. So gelangt Grönland in die gemäßigte Zone südlich des 60. Breitengrades und wird wirklich grün.
• In 80 Millionen Jahren wird Afrika so weit nach Norden vorgedrungen sein, dass in Folge des Schubs nach und nach an die Stelle des Mittelmeers eine neue Gebirgskette getreten sein wird und damit werden endgültig die letzten Spuren der Antike futsch sein. Australien ist in der Lücke mit Japan kollidiert, Neuseeland hat die Tropen erreicht und die Antarktis steuert auf Australien zu.
• In 90 Millionen Jahren sind Nord- und Südamerika getrennt. Nordamerika verlagert sich südlich an die Seite Südamerikas.
• In 150 Millionen Jahren ist das gesamte Grönland südlich Perus bei ungefähr 30 Grad südlicher Umfang angelangt.
• In 200 Millionen Jahren hat sich die Südpolgebiet Mexiko so stark angenähert, dass alle beide am Äquator liegen und die Südpolgebiet wie zuletzt im frühen Mesozoikum üppig bewachsen sein wird. Ostafrika kollidiert mit Indien, Madagaskar trifft auf Südostasien. Neufundland befindet sich schon bei 10 Grad nördlicher Umfang und bewegt sich weiter auf den Äquator zu, den Florida auf seinem Weg nach Süden schon dahinter sich gelassen hat. Südamerika hat sich im Uhrzeigersinn um 90 Grad gedreht. In den letzten 200 Mio. Jahren haben einander Skandinavien und die Britischen Inseln langsam in südöstliche Entwicklung bewegt.

Allgemein

Indien wird sich noch einige Zeit unter den Himalaya drängeln und vielleicht völlig unter Tibet verschwinden. Dafür werden im Norden die Erhebungen in der Mongolei weiter heranwachsen und schließlich wird sich eine ausgedehnte Gebirgszug bis zum Baikalsee vorschieben.

Große Veränderungen sind vor Australien zu erwarten, das rasch nach Norden driftet und sich wahrscheinlich unter die Sunda-Inseln drücken wird. Diese heranwachsen dann zu einer neuen Bergkette empor, die auf die Australische Platte aufgleitet.

Weiter der Seenplatte des Ostafrikanischen Grabens, dem südlichen Teil des Großen Afrikanischen Grabenbruchs, ist die Entstehung eines neuen Ozeans zu beobachten, der sich mit dem Roten Meer verbinden wird. Als Folge wird sich eine neue kontinentale Platte von Afrika zersplittern und weiter nach Orient driften. Aus dem Grabenbruch wird dann ein neuer mittelozeanischer Rücken werden.

Der Atlantik wird sich weiterhin weiter des mittelatlantischen Rückens öffnen. Im Gegenzug wird sich der Pazifik sukzessive verkleinern und in noch dazu Futur vollständig verschwinden. Der Stiller Ozean ist ein Überbleibsel von Panthalassa - jenem Ozean, der damals den Superkontinent Pangäa umgab. Der mittelozeanische Rücken des Nordpazifiks wurde unter Nordamerika subduziert, vor Südamerika steht dieser Prozess kurz bevor. Es ist davon auszugehen, dass sich dies fortsetzen wird.

Literatur

• Wolfgang Frisch, Martin Meschede: Plattentektonik, Primus-Verlag, 2005. ISBN 3-89678-525-7.
• Ozeane und Kontinente: ihre Herkunft, ihre Geschichte und Struktur, Spektrum-der-Wissenschaft-Verlagsgesellschaft, Heidelberg, 1985. ISBN 3-922508-24-3.
• Hans Pichler: Vulkanismus: Naturgewalt, Klimafaktor und kosmische Formkraft, Spektrum-der-Wissenschaft-Verlagsgesellschaft, Heidelberg, 1985. ISBN 3-922508-32-4.
• Miller, H.(1992): Abriß der Plattentektonik. - Enke, Stuttgart, 149 S.
• A. Wegener (1912): Die Entstehung der Kontinente, in Geologische Rundschau - Journal für allgemeine Geologie, Band III Heft 4, Unternehmen von Wilhelm Engelmann, 9. Juli 1912.
• Rainer Kind, Xiaohui Yuan: Kollidierende Kontinente. Physik in unserer Zeit 34(5), S. 213 - 217 (2003), ISSN 0031-9252

Siehe auch

• Meerestief, Meerestiefe
• Rücken und Schwellen, Transformstörung
• Tiefsee, Tiefseebecken, Tiefseegraben
• Geodynamik, Satellitengeodäsie
• Kraton, Superkontinent

Weblinks

(TID 269231)

• Grobe Skizzen zur Plattentektonik
• Animation zur Plattentektonik (Flash-Format)
• Animation zur Plattentektonik (GIF-Format, Englisch)
• Entwicklung der plattentektonischen Situation während des Phanerozoikums (Englisch)
• Verschiebung der Landmassen in der Zukunft

Videos

Real Video (Aus der Fernsehsendung Alpha Centauri):

• Soll man sich ein Haus auf Mallorca kaufen?

(TID 368498)

cs:Tektonická deska

cy:Symudiadau'r platiau en:Plate tectonics eo:Plata tektoniko es:Tectónica de placas et:Laamtektoonika fr:Tectonique des plaques he:לוחות טקטוניים id:Plat tektonik it:Tettonica a zolle ja:プレートテクトニクス ko:판구조론 ms:Plat tektonik nl:Platentektoniek pl:Tektonika płyt pt:Deriva dos continentes su:Tektonik

zh:板块构造论

(TID 4317)

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