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In den 1960er Jahren kam die Theorie der Plattentektonik einer Revolution der Geowissenschaften gleich. Durch diese konnte man zum ersten Mal unterschiedliche Phänomene sowohl auf der Erdoberfläche als auch im Erdinneren erklären. Doch was versteht man eigentlich unter Plattentektonik? Warum hat sie eine so große Bedeutung? Und was sind all diese Phänomene, die sie beeinflusst?
Unter der Plattentektonik versteht man das Phänomen der sich verschiebenden Kontinental- und Ozeanplatten auf der Lithosphäre der Erde.
Prozesse, die mit der Plattentektonik verbunden werden, sind das Entstehen von Faltengebirgen, sowie Vulkanismus und Erbeben.
Die Lithosphäre ist in sieben größere und einige kleinere Platten unterteilt. Diese Kontinentalschollen werden wie folgt bezeichnet:
Zu den kleineren Platten zählen unter anderem die Cocosplatte, die Indische Platte, die Scotia-Platte und die Philippinische Platte. Dazu kommen noch einige Mikroplatten, allerdings ist über deren Abgrenzung zu anderen Platten noch wenig bekannt.
Beim Blick auf die Kontinente fällt auf, dass Südamerika und Afrika wie zwei voneinander getrennte Puzzleteile aussehen.
Das ist auch dem Polarforscher und Geologen Alfred Wegener (1880–1930) aufgefallen. Er stellte sich die Frage, ob diese beiden Kontinente in der Vergangenheit einmal zusammengehört haben.
Abbildung 1: Die Umrisse von Südamerika und AfrikaQuelle: canva.com
Er untersuchte hierfür Fossilfunde auf beiden Kontinenten. Dazu nahm er geologische Untersuchungen vor, indem er unter anderem eine Vielzahl an Belegen sammelte und aus diesen seine Theorie über die Plattentektonik entwickelte. Nach seiner Auffassung driften die Kontinente über den Globus und verändern so ständig ihre Position. Allerdings konnte er nicht erklären, welche Kräfte diese Bewegung antreiben sollten, weswegen seine Theorie allgemein nicht anerkannt wurde.
Abbildung 2: Alfred WegenerQuelle: planet-wissen.de
Vor 100 Jahren ging man noch davon aus, dass Gebirge durch die Abkühlung der Erde entstanden sind. Wie bei einem Apfel, der mit der Zeit schrumpft und faltig wird, soll sich die Oberfläche der Erde gerunzelt haben.
In den 1950er und 1960er-Jahren begann die Erforschung des Meeresbodens. Unter anderem wurde auch das Echolot eingesetzt, um die Oberflächenform des Meeresbodens zu vermessen.
Ein Echolot ist ein Gerät zur Messung der Wassertiefen. Es sendet Schallwellen aus, die am Meeresboden oder an Gegenständen reflektiert werden. Je länger die Schallwelle benötigt, um reflektiert zu werden, desto weiter ist das Objekt entfernt.
Bei den Messungen fanden die Forschenden heraus, dass der Boden des Meeres eine zerfurchte Struktur aufweist. Neben tiefen Gräben finden sich auch hohe Gebirge und eine Vielzahl an Vulkanen.
Bei der Untersuchung des Magnetfeldes wurden regelmäßige Muster gefunden, die auf beiden Seiten des mittelozeanischen Rückens gleich aussahen. Es wurden einige Bereiche gefunden, die in Richtung des Erdmagnetfelds magnetisiert wurden, während andere genau entgegengesetzt magnetisiert waren.
Daraus schlussfolgerten die Forscher*innen, dass sich das Erdmagnetfeld im Laufe der Zeit mehrmals komplett umgepolt haben muss. Zudem fanden sie heraus, dass das Gestein älter wird, je weiter es vom mittelozeanischen Rücken entfernt ist. Daraus schlussfolgerten sie, dass sich der Meeresboden ausbreitet.
Wenn sich aber der Meeresboden ausbreitet und die Kontinente durch festes Gestein mit diesem verbunden sind, dann müssen diese sich unweigerlich bewegen und an einem anderen Ort zusammen stoßen. Damit wurde die Theorie von Alfred Wegener wieder in Betracht gezogen.
Abbildung 3: Gebirge im MeerQuelle: scinexx.de
Die verschiedenen Kontinentalplatten befinden sich zu jeder Zeit in Bewegung. Deswegen kann jede fotografische Aufnahme der Erde nur als eine Momentaufnahme betrachtet werden. Jede Platte vollzieht dabei eine andere Bewegung zu einer benachbarten Platte.
Es werden drei Arten von Plattenbewegungen unterschieden:
Divergenz findet an den Mittelozeanischen Rücken und Tiefseerinnen statt. Dabei steigt stetig neues Magma an die Oberfläche und erstarrt als Lava zu neuem Boden. Bei diesem Vorgang wird der Meeresboden auseinander geschoben; man spricht auch von divergierenden Plattengrenzen oder auch Seafloor Spreading. An diesen Plattengrenzen findet zudem starker Vulkanismus statt.
Abbildung 4: Die Divergenz zweier Platten in einer GrafikQuelle: planet-schule.de
Da die ozeanischen Platten nicht unbegrenzt wachsen können, tauchen sie im Gegenzug an anderen Plattengrenzen wieder ab. Die deutlich schwerere ozeanische Platte schiebt sich unter die Kontinentalplatte und versinkt in den Erdmantel. Dieser Vorgang wird als Subduktion bezeichnet. Beim Hinabsinken beginnt das Gestein wieder zu schmelzen. Der Wassergehalt im Gestein kann zu vulkanischen Aktivitäten führen.
Wenn sich diese Platten untereinander schieben, kann es passieren, dass diese sich miteinander verhaken. Dadurch können Erdbeben oder Seebeben ausgelöst werden. In der Folge können sich auch Tsunamis formen.In Folge der Subduktion entstehen große Gräben. Der 1100 m tiefe Marianengraben ist einer dieser Gräben.
Wenn zwei Kontinentalplatten aufeinandertreffen, beginnen sie sich zu stauchen. Durch so einen Vorgang sind unter anderem der Himalaya und die Alpen entstanden.
Entsteht durch den Subduktionsprozess ein Gebirge, wird das auch Orogenese genannt.
Abbildung 5: Die Subduktion der Nazca-Platte unter der Südamerikanischen PlatteQuelle: planet-schule.de
Eine weitere Art der Plattenbewegung ist die Transformationsstörung oder auch konservative Plattengrenze genannt. Dabei gleiten die beiden Platten horizontal aneinander vorbei. In diesem Bereich wird die Lithosphäre weder neu gebildet, noch subduziert. Während sich die Platten aneinander bewegen, herrscht eine hohe Spannung. Diese entlädt sich durch schlagartige Verschiebungssprünge. Wenn sich die Platten plötzlich bewegen, entstehen schwere Erdbeben.
Ein Beispiel für eine konservative Plattengrenze ist der San-Andreas-Graben im Westen der USA. Die Beben der Platten erschüttern die Stadt San Francisco immer wieder.
Abbildung 6: Der San-Andreas-GrabenQuelle: scinexx.de
Der Kontinentaldrift selbst wird unter Geowissenschaftler*innen kaum noch bezweifelt, allerdings herrscht noch Ungewissheit darüber, welche Prozesse im Erdinneren den Ausschlag für die Bewegungen geben. Es gibt zwei Theorien, sich einander ergänzen:
Es wird davon ausgegangen, dass es zwischen Erdmantel und Erdkern einen Wärmeübergang in Form von langsamen Konvektionsströmungen gibt, die sogenannte Mantelkonvektion. Der Erdmantel wird dabei langsam von unten aufgeheizt. Die Energie für diesen Prozess kann dabei zum einen noch aus der Entstehungszeit der Erde und zum anderen durch radioaktive Zerfallsprozesse stammen. Während warmes, flüssiges Gestein nach oben transportiert wird, wird das kalte, feste Gestein der Erdkruste vom oberen Erdmantel hinab zum Kern gezogen.Eine weitere Theorie führt die Möglichkeit von Konvektionszentren vor: Eines soll unter dem Kontinent Afrika und eines unter der Pazifischen Platte liegen.
Die Pazifische Platte verliert immer mehr an Größe, weswegen davon ausgegangen wird, dass sich alle Kontinentalplatten auf deren Gebiet zu einem erneuten Superkontinent vereinigen werden. Wenn dieser Prozess abgeschlossen ist, wird sich das Verhältnis wieder umkehren und die Kontinente driften erneut auseinander. Das wird auch als Wilson-Zyklus bezeichnet.
Mehr zum Thema Mantelkonvektion kannst du in einem separaten Artikel nachlesen.
In diesem Fall liegen die Platten nicht passiv auf dem Erdmantel auf, sonders sind aktiv in Bewegung. Während auf der einen Seite die Platte wächst, wird sie auf der anderen Seite schwerer und durch dieses Gewicht langsam wieder heruntergezogen. Durch den hohen Druck auf der absinkenden Seite kommt es zu einer Art Plattenzug, während es bei der neu entstehenden Seite einen Rückendruck gibt. So herrscht zwischen beiden Seiten eine Zugspannung. Diese beeinflusst die Geschwindigkeit der Bewegung der Platte. Dieser Vorgang wird auch als Kontinentaldrift bezeichnet.
Abbildung 7: Einfache Darstellung des Plattentektonischen PrinzipsQuelle: wikipedia.de
Zum Kontinentaldrift gibt es einen eigenen Artikel. Dort kannst du noch mehr zu diesem Thema erfahren!
Es werden drei Arten der Plattenbewegung unterschieden.
Bei der Plattentektonik verschieben sich die Platten auf der Lithosphäre der Erde. Durch das Auseinanderdriften, das Aneinanderreiben und das Absinken von Platten entstehen Gebirge, Gräben, Vulkane und Erdbeben.
Die Erdoberfläche ist in mehrere Platten unterteilt. Diese Platten befinden sich an den Rändern ständig in Bewegung. Dadurch kommt es zu der Entstehung von Gebirgen oder Gräben sowie von Vulkanen und Erdbeben.
Es gibt zwei Theorien zur Bewegung der Platten.
1. Die Mantelkonvektion, bei der durch Wärmeströmungen im Mantel das feste Gestein der Erdkruste langsam hinab gezogen wird und flüssiges Gestein wieder aufsteigt,
2. Beim Kontinentaldrift sind die Platten aktiv in Bewegung. Es findet eine Art Plattenzug statt, bei der auf der einen Seite die Platte hinabgezogen und auf der anderen Seite durch einen Druck wieder aufgebaut wird.
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