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Globale Tektonik

Die Tektonik ist die Lehre vom Bau und von den Bewegungen der Erdkruste. Seit 1960 hat insbesondere die Theorie der Plattentektonik großes Interesse gefunden, sie erwies sich als revolutionär für die Weiterentwicklung der Geowissenschaften. Zum ersten Mal kann mit dieser Theorie eine umfassende, gesamtheitliche Erklärung der großen tektonischen Strukturen und geologischer Phänomene der Erdkruste, von der Gebirgsbildung bis zur Kontinentaldrift, gegeben werden. Krustenplatten
Die Theorie der Plattentektonik nimmt an, dass die Erdkruste mit den obersten Teilen des Mantels verbunden ist. Beide bilden die Lithosphäre, die aus starren Tafeln oder Platten besteht. Diese Platten verändern ihre Position zueinander. Unterhalb der Lithosphäre befindet sich die plastische Asthenosphäre. Die Platten werden durch ozeanische Rücken, Gräben und sog. Horizontalverschiebungen begrenzt. Ozeanische Rücken entstehen dort, wo zwei Platten sich voneinander entfernen, die sich bildende Lücke wird durch Magma aus der Asthenosphäre gefüllt. Wenn das Magma abkühlt, entsteht neue Kruste, die Teil der sich bewegenden Platten wird. Dieser Vorgang ist als »Sea-Floor Spreading« (Verbreiterung der Ozeanräume) bekannt. Obwohl die Ausdehnungsbeträge gering sind, dürfen wir sie nicht unterschätzen. So vergrößert sich der Atlantik um 2 cm pro Jahr, am Ostpazifischen Rücken werden sogar 10 cm pro Jahr erreicht – immerhin 1000 km in der geologisch kurzen Zeit von 10 Millionen Jahren. Tektonische Gräben entstehen, wenn zwei Platten zusammenstoßen. Eine der beiden gleitet unter die andere ab (Subduktion) und dringt in den Erdmantel ein, wo sie schließlich zerstört wird. Da sich das Volumen der Erde nicht ändert, halten sich Bildung und Zerstörung von Krustenteilen die Waage. Die kollidierenden Platten können, wie im Bereich des Tonga-Kermadec-Grabens nördlich Neuseeland, aus ozeanischer Kruste bestehen, oder es ist die eine ozeanisch, die andere kontinental, wie am Peru- und Atacama-Graben, darüber hinaus besteht die Möglichkeit der Kollision zweier kontinentaler Platten, wie im Gebiet Tibets und Vorderindiens. In den beiden letzten Fällen werden mächtige Sedimentserien verfaltet, metamorphosiert und mit geschmolzenem Material durchsetzt. Die Anden und der Himalaja sind so entstanden. Horizontalverschiebungen treten dann auf, wenn zwei Platten seitlich aneinander vorbeigleiten. Solche Bewegungen beginnen an den ozeanischen Rücken, und ihre Spuren können über Tausende von Kilometern verfolgt werden. Manchmal durchschneiden sie Kontinente, wie die San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien. Ursache der Plattenbewegungen
Schon 1927 vermutete der englische Geologe Arthur Holmes, dass Konvektionsströmungen im Mantel die Erklärung für die damals noch unbewiesene Kontinentalverschiebungstheorie sei. Konvektionsströme werden durch Wärmeunterschiede erzeugt – man kann sie z. B. in einem Wasserkessel beobachten. Die Theorie der Globalen Tektonik geht davon aus, dass Konvektionsströme in der Asthenosphäre, vielleicht auch im unteren Mantel bestehen. Hierbei bilden sich riesige Konvektionszellen, die unter den ozeanischen Rücken aufsteigen und unter den Tiefseegräben absinken. Diese Theorie wird durch Messungen des Wärmeflusses der Erde gestützt, da sehr hohe Werte entlang den ozeanischen Rücken, niedrige entlang den Gräben zu beobachten sind. Die erstaunliche Anordnung der Rücken, Gräben und Horizontalverschiebungen auf der Erde wurde in den vierziger und fünfziger Jahren entdeckt. Die Erdbeben- und Vulkanzonen sind an sie gebunden. Beweis der Theorie
Auf den Ozeanböden wurden seltsame Zebrastreifen magnetischer Anomalien aufgenommen. Wissenschaftler erklärten dies durch »Sea-Floor spreading«. Die Geophysiker vermuteten, dass aufdringendes Mantelmaterial während des Abkühlens entlang einem Rücken eine remanente Magnetisierung parallel zum gerade herrschenden erdmagnetischen Feld erfährt. Wir wissen heute, dass das erdmagnetische Feld seine Richtung im Laufe der geologischen Geschichte wiederholt geändert hat. Wenn man nun annimmt, dass die entlang den ozeanischen Rücken neu gebildete Kruste die jeweiligen magnetischen Eigenschaften übernommen hat, wird sich der Ozeanboden nach mehrmaliger Feldumkehr als ein streifenförmiges Muster remanenter und reversibler Magnetisierung darstellen. Die Übereinstimmung zwischen den symmetrischen Streifen des Ozeanbodens und der uns bekannten Entwicklung des erdmagnetischen Feldes ist zu vollkommen, um sie als Zufall abzutun. Seit 1966 wurde die Hypothese des »Sea-Floor spreading« durch sedimentologische Untersuchungen (Mikrofossilien, größere Sedimentmächtigkeiten über älteren Krustenpartien) sowie paläomagnetische und seismologische Messungen bestätigt. Der Ausdruck »Globale Tektonik« ist seit 1968 gebräuchlich, um die Zusammenhänge zwischen den sich ausdehnenden ozeanischen Rücken, sich senkenden Gräben, der Kontinentalverschiebung und der Gebirgsbildung zu erklären. Zweifellos ist diese Theorie der wichtigste Erfolg der Erdwissenschaften in unserem Jahrhundert.

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