Dette er et utmerket element.

platetektonikk

fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigasjon Hopp til søk
Verdenskart med en forenklet fremstilling av de litosfæriske platene
Kinematikken til platene. De viste retninger og hastigheter på driften ble bestemt ut fra rå GPS -data.

Platetektonikk er opprinnelig navnet til en teori av geovitenskap om store tektoniske prosesser i det ytre skall av jorden, skorpen ( jordskorpen og øvre mantel ), som i dag er en av de grunnleggende teorier om endogene dynamikken i den jorden . Den sier at jordens ytre skall er delt inn i litosfæriske plater (kjent som kontinentale plater), som ligger på toppen av resten av jordens øvre mantel og vandrer rundt på den (→ kontinentaldrift ).

Begrepet platetektonikk refererer ikke lenger til teorien, men til fenomenet som sådan, som nå i stor grad er direkte eller indirekte bevist. Det samme kan forstås som et uttrykk for mantelkonveksjonen som forekommer på jordoverflaten i jordens indre, men har andre årsaker.

Prosessene og fenomenene knyttet til platetektonikk inkluderer dannelse av foldfjell ( orogenese ) på grunn av presset fra kolliderende kontinenter, så vel som de vanligste formene for vulkanisme og jordskjelv .

Relieffkart over jordens overflate med de litosfæriske platene og informasjon om geodynamikk

oversikt

De litosfæriske platene

Den fragmenterte strukturen i jordskorpen er grunnleggende for platetektonikk. Den er delt inn i syv store litosfæriske plater , som også er kjent som tektoniske plater eller (spesielt av ikke-geologer) som kontinentale plater :

Det er også en rekke mindre tallerkener som Nazca -tallerkenen , den indiske tallerkenen , den filippinske tallerkenen , den arabiske tallerkenen , den karibiske tallerkenen , kokosnøttplaten , Scotia -tallerkenen og andre mikroplater , selv om det er lite kjent om deres avgrensning eller hvis eksistens er bare mistenkt så langt.

Platenes bevegelser

Plategrensene er vanligvis representert enten ved midthavsrygger eller dype havkanalerjordoverflaten . Ved ryggen driver naboplatene fra hverandre ( divergerende plategrense ), som et resultat av at basaltisk magma stiger fra den øvre mantelen og ny oseanisk litosfære dannes. Denne prosessen er også kjent som spredning av havbunn eller spredning av havbunn . Det er forbundet med intens, for det meste ubåt vulkanisme.

På andre plategrenser faller derimot oseanisk litosfære under en tilstøtende (oseanisk eller kontinental) plate dypt ned i jordens mantel ( subduksjon ). Dypvannskanalene ligger ved disse konvergerende plategrensene . Dreneringsprosesser i den synkende platen fører også til uttalt vulkanisme i platen som forblir over.

De faktiske kontinentale blokker eller kontinentale fluer laget av overveiende granittisk materiale - sammen med de omkringliggende havbunnene og den litosfæriske mantelen nedenfor - skyves bort fra spredesonene og mot subduksjonssonene som på et sakte transportbånd. Bare en kollisjon mellom to kontinentale blokker kan stoppe denne bevegelsen.

Siden den kontinentale skorpen er spesielt lettere enn den oceaniske skorpen, senker den ikke i en subduksjonssone sammen med den oceaniske platen, men buler i stedet for å danne en fjellkjede (orogeny). Dette fører til komplekse deformasjonsprosesser . En kontinent-kontinent-kollisjon finner sted mellom de indiske og eurasiske platene, noe som også førte til fjelldannelse ( Himalaya ).

I tillegg kan to paneler også gli horisontalt forbi hverandre ( konservativ panelgrense ). I dette tilfellet blir plategrensen referert til som transformasjonsfeil (transformasjonsfeil).

Lageret som de litosfæriske platene glir på ligger i grenseområdet mellom den stive litosfæren og den ekstremt svakt flytende astenosfæren nedenfor (engelsk: Lithosphere-Asthenosphere Boundary , LAB). Resultatene av seismiske undersøkelser av havbunnen i det vestlige Stillehavet tyder på at det finnes et lavviskositetslag i LAB-området mellom 50 og 100 km dybde, noe som tillater mekanisk avkobling av litosfæren fra asthenosfæren. Årsaken til den lave viskositeten antas at kappen enten er delvis smeltet i dette området eller har en høy andel flyktige stoffer (hovedsakelig vann). [1] [2]

Mens friksjonen til den konvektive konvolutten (ger.: Konvektiv drag) tidligere ble sett på bunnen av litosfæren som den viktigste drivkraften for platetektonikk, blir snarere det selvutstrømmende fra platekreftene nå sett på som nøkkelen. Det såkalte åsrykket er basert på den unge, varme skorpen fra midthavsryggene, som "flyter" på mantelen og derfor ruver oppover, noe som skaper et trykk rettet horisontalt vekk fra spredesonene. Platetrekk er trekket som den gamle, kalde litosfæren skaper når den dypper ned i den konvektive mantelen ved subduksjonssoner. Som et resultat av steintransformasjoner av subduert oceanisk skorpe i større manteldybde, øker tettheten til jordskorpen og forblir høyere enn tettheten til det omkringliggende mantelmaterialet. Som et resultat kan spenningen på den ennå ikke subduerte delen av den tilsvarende litosfæriske platen opprettholdes. [3]

Historien om teorien om platetektonikk

Kontinentaldrift

De paleobiogeografiske fordelingsområdene til Cynognathus , Mesosaurus , Glossopteris og Lystrosaurus (vist her veldig skjematisk og ikke identisk med de faktiske fordelingsområdene rekonstruert på grunnlag av de fossile stedene) tilhører bevisene for den tidligere eksistensen av Gondwana , den sørlige delen av Wegeners Pangea, og dermed også for den kontinentale driften.

Etter at noen forskere allerede hadde uttrykt lignende tanker, var det fremfor alt Alfred Wegener som i sin bok The Origin of the Continents and Oceans , utgitt i 1915, konkluderte med den til tider veldig presise tilpasningen av kystlinjene på begge sider av Atlanterhavet at dagens kontinenter er en del av et stort. Må ha vært et urkontinent som hadde brutt fra hverandre i den geologiske fortiden. Tilpasningen er enda mer presis hvis man ikke tar i betraktning kystlinjene, men hyllekantene , dvs. undersjøiske grenser til kontinentene. Wegener kalte dette superkontinentet Pangea og prosessen med å bryte opp og spre fragmentene for kontinentaldrift . Selv om Wegener samlet mye mer bevis for sin teori, kunne han ikke nevne noen overbevisende årsaker til den kontinentale driften. En lovende hypotese kom fra Arthur Holmes (1928) som antydet at varmestrømmer i jordens indre kan generere nok kraft til å bevege jordens plater. På dette tidspunktet kunne imidlertid hans hypotese ikke seire.

Fra 1960: havbunn, subduksjon, jordmålinger

Paradigmeskiftet til mobilisme begynte derfor bare rundt 1960, først og fremst gjennom arbeidet til Harry Hammond Hess , Robert S. Dietz , Bruce C. Heezen , Marie Tharp , John Tuzo Wilson og Samuel Warren Carey , da det ble oppnådd grunnleggende ny kunnskap om geologi som oppnådd havbunn .

Mønster på havskorpen magnetisert med vekslende polaritet. a) for 5 millioner år siden, b) for 2-3 millioner år siden, c) i dag
  • Det ble for eksempel anerkjent at midthavsryggene er vulkansk aktive og at store mengder basaltisk lava kommer fra lange brudd, mest i form av putelava .
  • Under paleomagnetiske målinger av disse basaltene ble det oppdaget at den gjentatte reverseringen av polariteten til jordens magnetfelt i løpet av jordens historie hadde skapt et speil-symmetrisk "stripet mønster" på begge sider av Mid-Atlantic Ridge. [4]
  • Det ble også kjent at de sedimentære bergartene som dekker deep-sea floor også få tykkere og eldre som avstanden fra midthavsryggene øker.

Den mest sannsynlige forklaringen på disse fenomenene var at den konstante fremveksten av basaltisk magma ved de langstrakte bruddsonene i midten av havet er en del av en prosess der havbunnen skyves fra hverandre i motsatte retninger, slik at den fortsetter å ekspandere over tid ( havbunn) spredning ).

Siden det ikke er bevis for at jordens radius øker kontinuerlig i løpet av dens eksistens, slik det f.eks. B. ble bedt om i Careys ekspansjonsteori , ideen antyder at den nydannede overflaten av jorden i form av havskorpe må forsvinne igjen andre steder. Det faktum at i dagens hav (bortsett fra spesielle tektoniske stillinger som i Middelhavet) er det ingen litosfære som er eldre enn 200 millioner år ( Mesozoic Era ) støtter denne ideen. Halvparten av havbunnene i alle hav er mindre enn 65 millioner år gamle ( Cenozoic ). Dette tilbakeviste den opprinnelige ideen om at havene var gamle fordypninger som allerede hadde dannet seg sammen med kontinentene da den første faste skorpen ble dannet rundt den glødende flytende urjorden . I stedet, i forhold til kontinentene, består havbunnen av geologisk usedvanlig unge bergarter. Med tanke på den kontinuerlige dannelsen av havbunnen ved midthavsryggene, trekkes konklusjonen om at det må ha vært store områder med havbunn som dannet seg før mesozoikum, men at de har forsvunnet fra jordoverflaten.

På 1970-tallet, de dypvannsinntak, som i hovedsak omgir Stillehavet, ble anerkjent som stedet for forsvinningen av den oseaniske litosfæren. På grunn av den sterke seismiske og vulkanske aktiviteten knyttet til den, er denne sonen også kjent som Pacific Ring of Fire .

  • Geofysiske målinger avslørte diagonalt skråstilte seismiske refleksjonsflater ( Benioff -sonen ), der havskorpen skyves under kontinentale (eller andre oseaniske) skorper og synker. Typisk for disse sonene er de dype jordskjelvene , hvis hyposentre kan ligge på 320 til 720 km dyp. Dette funnet forklares med faseendringene til mineralene i den subdukterte platen.
  • Den omtrent 100 km tykke astenosfæren regnes for å være basen som litosfæren kan drive sidelengs. Det er også kjent som "lavhastighetssone" fordi de seismiske P- og S-bølgene bare beveger seg sakte gjennom den. De lave bølgehastighetene kan forklares med asthenosfærens generelt lavere styrke sammenlignet med litosfæren og jordens dypere mantel . Det øverste laget i asthenosfæren ser ut til å være spesielt svakt mekanisk og danne en slags film som litosfæren kan gli på. [1] [2]

De nye metodene for satellittgeodesi og VLBI , som nærmet seg centimeters nøyaktighet på 1990 -tallet, gir direkte bevis på kontinentaldrift . Hastigheten på havbunnen sprer seg noen få centimeter per år, men varierer mellom de enkelte hav. De geodetisk bestemte driftshastighetene mellom de store platene er mellom 2 og 20 cm per år og stemmer stort sett overens med de geofysiske NUVEL -modellene.

I tillegg til Wegeners teori om platedrift, platetektonikk inneholder også elementer av Otto Ampferer sin understrøm teori (se også tidligere geologi , varighet teorien ).

Fjelldannelse og vulkanisme i lys av platetektonikk

Skjematisk fremstilling av prosessene langs plategrensene og viktige tilhørende geologiske fenomener

I motsetning til den klassiske geosynkliniske teorien antas det nå at de fleste fjelldannende og vulkanske prosesser er knyttet til platekantene eller plategrensene . Naturfenomener som er viktige for mennesker, som vulkanutbrudd, jordskjelv og tsunamier, oppstår her som bivirkninger av platene i bevegelse.

Det er "enkle" tallerkengrenser hvor to tektoniske plater møtes og trippelpunkter der tre tektoniske plater møtes. Hotspots forårsaket av termiske anomalier i den nedre mantelen er ikke bundet til plategrenser.

Konstruktive (divergerende) tallerkengrenser

Denne broen på Island spenner over en bruddssone i området der de nordamerikanske og eurasiske platene beveger seg fra hverandre.

Driften fra to plater kalles divergens . Ny litosfære blir opprettet her.

Midterhavsrygger

Midterhavsryggene (MOR) blir sett på (som såkalte rygger og terskler ) med en total lengde på rundt 70 000 km som de største sammenhengende fjellsystemene på planeten jorden.

Flankene til MOR stiger relativt forsiktig. Ryggen viser ofte forsenkninger over lange strekninger - den sentrale grøften . Selve dannelsen av jordskorpen eller litosfæren finner sted på lengdeaksen til MOR, hvor store mengder stort sett basaltisk magma smelter, stiger og krystalliserer. Bare en liten brøkdel når havbunnen som lava . Den unge litosfæren med de nykrystalliserte skorpebergartene har en lavere tetthet sammenlignet med den eldre litosfæren. Dette er en av grunnene til at MOR stiger flere tusen meter over havbunnen. Med økende alder på litosfæren øker dens tetthet, og derfor ligger havbunnen dypere med økende avstand fra lengdeaksen til MOR. Bruddsoner går over den sentrale grøften (se konservative plategrenser ), der de enkelte delene av MOR er forskjøvet fra hverandre. Derfor har MOR ikke en sammenhengende møllelinje.

Et sært vulkansk fenomen knyttet til midthavsryggene er svart-hvite røykere - hydrotermiske ventiler som overopphetet, mineralmettet vann rømmer fra. I prosessen avsettes malm på svarte røykere, som deretter danner såkalte sedimentære-utåndende avsetninger .

Intrakontinental rift (rift soner)

Riftsoner som det østafrikanske riftet , som kan sees på som den første fasen av havformasjon, er også forbundet med vulkansk aktivitet. Imidlertid er dette ikke egentlig konstruktive tallerkengrenser. Platedivergensen kompenseres i stor grad ved at kontinentale skorper synker og vipper. Karakteristisk er utbulingen av den omkringliggende kontinentale skorpen, som skyldes oppvarmingen og den tilhørende nedgangen i tetthet av den tynne litosfæren og manifesterer seg i form av hevede kjellermassiver , som danner riftflankfjellene (rift -skuldrene) i riftsystemet .

Riftsystemer som den østafrikanske Rift er opprettet gjennom aktiviteten til såkalte manteldiaper . Disse varmer opp litosfæren, tynner den ut og buler den opp som en kuppel . De resulterende spenningene fører til slutt til at jordskorpen gir og trippelstråle-grøftesystemer, som starter fra de kuppellignende bulene, sprer seg radielt, hvorved riftstråler rettet mot hverandre vokser sammen og danner et langstrakt grøftsystem. De resterende grenene av spaltesystemet visner. Magma stiger ved de dype bruddene i skorpen som oppstår under disse prosessene, som er ansvarlig for den typiske alkaliske vulkanismen i kontinentale riftsoner.

Med økende utvidelse av bruddsonene dannes det smale, langstrakte havbasseng som, i likhet med Rødehavet , allerede er lagt med havskorpe og kan utvide seg til omfattende havbassenger over tid.

Destruktive (konvergerende) plategrenser

Den motsatte bevegelsen til to plater kalles konvergens. Enten dypper den tettere av de to platene ned i jordens dypere mantel ( subduksjon ), eller det oppstår en kollisjon der en eller begge platene er sterkt deformert og fortykket i kantområdene.

Cordilleras eller Andes type

Subduksjon av tettere havskorpe under en blokk med kontinental skorpe

Den klassiske cordillera -typen av kjedefjellene finnes over de subduksjonssonene der den oseaniske litosfæren subdugeres direkte under den kontinentale litosfæren, for eksempel på vestkysten av Sør -Amerika.

Når den oceaniske platen synker ned under kontinentale blokker, ligger en dyphavskanal rett på subduksjonsfronten. På kontinentet skaper det horisontale trykket som utøves av den subdukterte platen et fjellkjede av folder, men uten omfattende overstyrking . Det økte trykket og temperaturen på fjellformasjonen kan føre til regionale metamorfoser og nedbrytninger ( anatexis ) i de berørte kontinentale jordskorpene.

Det dannes en vulkansk bue i foldene. Dette skyldes det faktum at den subdukterte platen transporterer væsker bundet i fjellet - spesielt vann - til dypet. Under de rådende trykk- og temperaturforholdene der oppstår fasetransformasjoner i berget, med vann som slippes ut fra den nedsenkede platen inn i mantelen ovenfor. Som et resultat reduseres smeltetemperaturen på mantelbergarten og delvis smelting oppstår . Den opprinnelig basaltiske smelten stiger gjennom den overliggende litosfæren og skiller seg delvis fra gravitasjonelt eller blandes med skorpe -materiale. De resulterende viskøse andesitiske til rhyolittmagmer kan nå overflaten og noen ganger forårsake svært eksplosive vulkanutbrudd. Andesfjellene som en typegruppe av subduksjonen av Andes-typen er følgelig også eksemplariske for den tilhørende vulkanismen, som er forårsaket av mange aktive vulkaner, som f.eks. B. Cerro Hudson eller Corcovado , men også representert av utbredte fossile lavasteiner og ignimbrite .

Når de oceaniske og kontinentale jordskorpene kolliderer, er havbunnen ikke alltid helt subduert. Små rester av havbunnssedimenter og basaltisk materiale ( ophiolitter ) blir noen ganger "skrapt av" (avskåret) fra basen under subduksjon og synker ikke ned i den øvre mantelen. I stedet skyves de inn på den kontinentale marginen i en kileform ( obducert ) og integreres i fjellkjeden og dermed den kontinentale skorpen. Fordi de er nærmest subduksjonsfronten, opplever de det høyeste trykket, og sammen med resten av steinene på kontinentalkanten blir de brettet og utsatt for en metamorfose med høyt trykk og lav temperatur.

Vulkaniske øybuer (type Mariana)

På den vestlige kanten av Stillehavet så vel som i Karibia , blir havskorpen subdutert under annen havskorpe. Også der dannes dybhavskanaler og vulkanske buer. De sistnevnte kalles øybuer fordi bare de høyeste delene av de vulkanske buene er over havet. Bueformen skyldes den geometriske oppførselen til en sfærisk overflate, for eksempel jordskorpen, når en del av en plate er bøyd og nedsenket. Den konvekse siden av buen peker alltid i retning av den subdukterte platen. Eksempler er Marianas , Alëuts , Kuriles eller de japanske øyene samt de mindre og større Antillene .

Typisk for subduksjonssoner fra Marianas-typen er såkalt back-arc-basseng (av engelsk. Back to behind 'and arc for, bow'). Navnet indikerer at disse ekspansjonssonene er plassert i skorpen bak buen på øya (sett fra den subdukterte platen).

Kollisjonstype

Driften av den indiske landmassen mot nord

Når havskorpen er fullstendig subduktert mellom to kontinentale blokker , endres konvergensen av Andes-typen til konvergens av kollisjonstype. I en slik kollisjon tyknes den kontinentale litosfæren enormt ved dannelsen av omfattende tektoniske lur ( fjelldannelse gjennom kontinentalkollisjon ). Et velkjent eksempel på dette er Himalaya , som ble dannet da det indiske subkontinentet kolliderte med den eurasiske platen .

Etter en flerfaset fjellformasjon (orogenese), dvs. forskjøvne kollisjoner av flere små kontinenter eller vulkanske øybuer (såkalt terrane ) med en større kontinentalblokk og midlertidige subduksjonsfaser, kan ophiolittsoner indikere grensen mellom de enkelte små kontinentale blokkene (se også geosutur ). Både på vest- og østkysten av Nord-Amerika er det indikasjoner på at det nordamerikanske kontinentet har akkumulert mer og mer skorpe i løpet av sin geologiske historie som et resultat av slike flerfasede orogener.

Bildet kan bli enda mer komplisert hvis blokkene møtes på skrå, som på Apenninhalvøya i Middelhavet . Det er bevis på at den oceaniske middelhavskorpen midlertidig ble subdutert under både den afrikanske og den eurasiske platen, mens Den iberiske halvøy , Sardo korsikansk blokk og Apenninhalvøya roterte mot klokken mellom de store kontinentale blokkene.

Konservative plategrenser (transformere forstyrrelser)

San Andreas feil

Ved konservative plategrenser eller transformasjonsfeil , er litosfæren verken nydannet eller subduktert, fordi de litosfæriske platene "glir" forbi hverandre her. På og nær jordoverflaten, hvor steinene er sprø, er en slik plategrense utformet som et bladforskyvning . Etter hvert som dybden øker, er ikke fjellet sprøtt på grunn av de høye temperaturene, men ganske sterkt viskøs , det vil si at det oppfører seg som en ekstremt seig masse. Derfor, på større dybder, endres bladforskyvningen til det som er kjent som en duktil skjærsone .

Transformeringsfeil i kontinental skorpe kan nå en betydelig lengde og, som alle plategrenser, tilhøre jordskjelvets tyngdepunkt. Kjente eksempler er San Andreas-forkastningen i California eller Nordanatolsk feil i Tyrkia.

Ved midthavsryggene (MOR) er det ikke bare vulkansk aktive langsgående skyttergraver, men også tverrgående feil, som også er bladforskyvninger eller skjærsoner. Disse kutter MOR -flankene med uregelmessige intervaller og deler ryggen i individuelle, gjensidig forskjøvede seksjoner. Imidlertid er bare områdene av feilene som går mellom de sentrale grøftene til to tilstøtende MOR -seksjoner faktisk konservative plategrenser og dermed transformere feil i sann forstand. Transformasjonsfeilene til MOR er også seismisk aktive.

Hot spots

Mauna Loa -utbrudd på Hawaii, 1984

Hotspot -vulkanisme er ikke direkte relatert til platetektonikk og er ikke knyttet til plategrenser. I stedet pumpes varmt materiale i form av såkalte manteldiaper eller -plumer inn i den øvre mantelen fra kilder i den dypere mantelen, der basaltiske magmer med en karakteristisk kjemisk sammensetning smelter ut av dette materialet, kjent som Ocean Island Basalts (OIBs, " Ocean Island Basalts ") eller nå jordens overflate. Øya Hawaii , som ligger midt på Stillehavsplaten, er et godt eksempel på hotspot -vulkanisme. Den hawaiiske øykjeden ( til og med Midway og Kure ) og dens undersjøiske fortsettelse, Emperor Ridge , ble opprettet da den oceaniske litosfæren kontinuerlig gled over et hotspot, hvis magma trengte inn i havbunnen med jevne mellomrom. Siden hotspots tradisjonelt anses å være stasjonære, ble retningen og hastigheten til litosfæriske plater rekonstruert fra løpet av slike vulkankjeder og alderen på lavasteinen i vulkanene.

I det minste for Hawaii-Emperor-ryggen tyder nye funn på at det ikke er et stasjonært, men et bevegelig hotspot. Forskere undersøkte paleomagnetiske data i basalter av flere ubåtfjell (engelsk: sea ​​mounts ), dvs. tidligere vulkanske øyer, fra Hawaii-Emperor Ridge, som gir informasjon om den geografiske breddegraden der lavaen størknet på den tiden ("paleobreadth" ). [5] Resultatene av analysen viste at med stigende alder på fjellet, øker paleobinen også, noe som tyder på at hotspot ikke var stille, men snarere har beveget seg sørover i løpet av de siste 80 millioner årene, med en gjennomsnittlig hastighet på 4 cm i året. Siden disse hastighetene er i samme størrelsesorden som platehastighetene (stillehavsplaten for tiden ca. 10 cm per år [6] ), må det tas hensyn til mulige innebygde bevegelser av hotspots når du beregner bevegelsesretningen og litosfærens hastighet plater basert på aldersdata fra hotspot -vulkankjeder.

Det er også et hotspot under Island . Det er imidlertid det spesielle tilfellet at hotspot-vulkanisme sammenfaller med vulkanismen på en midthavshøyde.

Årsaker til platetektonikk og uløste problemer

Selv om virkeligheten av kontinentaldrift neppe er i tvil blant geoforskere , er det fortsatt nesten like stor usikkerhet om kreftene i jordens indre som utløser og driver platens bevegelser som på Wegeners tid (se også kappekonveksjon ). De to teoriene som er oppført her har lenge blitt ansett for å være motstridende og inkompatible. Fra dagens perspektiv blir de i økende grad sett på som komplementære til hverandre.

Konveksjonsstrømmer

Prinsippet om platetektonikk (ikke i skala)

Die heute am meisten vertretene Meinung geht von langsamen Konvektionsströmen aus, die sich durch den Wärmeübergang zwischen dem heißen Erdkern und dem Erdmantel ergeben. Der Erdmantel wird hierbei von unten aufgeheizt. Die Energie für die Aufheizung des Mantelmaterials könnte nach einer Modellvorstellung noch von der Akkretionsenergie herrühren, die bei der Entstehung der Erde frei wurde. Zum Teil tragen auch radioaktive Zerfallsprozesse zur Aufheizung bei. Die Reibungsenergie der Gezeitenwirkung des Mondes auf den Erdkörper kann wohl vernachlässigt werden. Allerdings bilden Konvektionsströme unter Laborbedingungen , zum Beispiel in erhitzten zähen Flüssigkeiten, sehr hoch strukturierte und symmetrische Formen aus, die z. B. eine Wabenstruktur haben. Dies lässt sich kaum mit der tatsächlich beobachteten Gestalt der geotektonischen Platten und ihren Bewegungen vereinbaren.

Eine andere Theorie geht von nur zwei sich gegenüber liegenden Konvektionszentren aus. Eine heute dominante Zelle läge unter Afrika, was das dortige Vorherrschen von Dehnungsbrüchen und das Fehlen einer Subduktionszone am Rand der Afrikanischen Platte erklären würde. Die andere Konvektionszelle läge auf der Gegenseite des Globus – unter der Pazifischen Platte, die ständig an Größe verliert. Der Pazifik, der interessanterweise keinerlei kontinentale Kruste beinhaltet, ist der Überrest eines urzeitlichen Superozeans Panthalassa , der einst Pangaea umschlossen habe. Erst wenn sich im Gebiet des heutigen Pazifik alle Kontinente wieder zu einem neuen Superkontinent vereinigt hätten, würde sich die Bewegung umkehren ( Wilson-Zyklus ). Der neue Superkontinent würde wieder auseinanderbrechen, um den neuen Superozean, der sich aus Atlantik, Indischem und Arktischem Ozean gebildet hätte, ein weiteres Mal zu schließen.

Aktive Lithosphärenplatten

Andere Autoren sehen die Platten nicht nur passiv auf dem Mantel liegen. So nehmen die Mächtigkeit und die Dichte einer ozeanischen Lithosphärenplatte stetig zu, während sie sich vom Mittelozeanischen Rücken entfernt und abkühlt, wodurch sie bereits ein wenig in den Mantel einsinkt und dadurch leichter von der Oberplatte überschoben werden kann. Nach dem Abtauchen unter die Oberplatte wird das subduzierte Gestein schließlich unter den Druck- und Temperaturbedingungen bei zunehmender Tiefe in Gestein höherer Dichte umgewandelt . So wird aus dem Basalt der ozeanischen Kruste schließlich Eklogit , wodurch die Dichte der subduzierten Platte die Dichte des umliegenden Erdmantels übersteigt. Deshalb wird die bei der Subduktion in den Mantel sinkende Platte durch ihr eigenes Gewicht tiefer gezogen, wobei Plattenmaterial im Extremfall bis nahe an den unteren Rand des Erdmantels sinken kann. [7] Die auf die Lithosphärenplatte ausgeübte Kraft wird Plattenzug genannt (engl. slab pull , von pull ‚ziehen'; slab ‚Platte'). Eine etwa um den Faktor 10 kleinere Kraft entsteht darüber hinaus an der dem Mittelozeanischen Rücken zugewandten Seite einer Lithosphärenplatte, da die dort aufgewölbte Kruste eine Hangabtriebskraft erfährt, den Rückendruck (engl. ridge push , von ridge ‚Rücken' und push ‚drücken'). Auch auf die gegenüberliegende, nicht in den Mantel sinkende Platte wirkt in einer Subduktionszone eine Kraft, eine Zugspannung. Mit welcher Geschwindigkeit sich eine ozeanische Lithosphärenplatte allerdings tatsächlich bewegt, hängt auch von der Größe der Gegenkräfte ab. [8]

Rekonstruktion der Plattenbewegungen

Stand 2021 gelten der Verlauf der Plattenbewegungen der letzten Milliarde Jahre als gesichert. [9]

Plattentektonik auf anderen Himmelskörpern

Nach dem bisherigen Stand der Forschung scheint der Mechanismus der Plattentektonik nur auf der Erde wirksam 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 zu mächtig, um in Form von Platten mobil sein zu können. Allerdings zeigt die Kruste des Jupitermondes Ganymed Ansätze einer zum Erliegen gekommenen Plattentektonik. Bei der fast erdgroßen Venus ist wiederum schwer zu verstehen, warum 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 in den Subduktionszonen der Erde bis hinab auf die Kristallgitterebene als reibungsminderndes „ Schmiermittel “. Auf der Venus sind flüssiges Wasser und folglich Meere zumindest heute nicht mehr vorhanden.

Der Mars dagegen scheint eine Zwischenstellung zu besitzen. Wasser bzw. Eis ist vorhanden, und man meint, 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 innere Hitzeentwicklung und die daraus folgende Konvektion auf diesem relativ kleinen Planeten nicht ganz aus, um den Mechanismus wirklich in Gang zu setzen, oder der Vorgang kam bereits in der Frühgeschichte des Planeten wieder zum Stillstand.

Ob eine Art Plattentektonik auf anders aufgebauten Himmelskörpern stattfindet, ist nicht bekannt, aber vorstellbar. Als Kandidaten für konvektionsgetriebene weiträumige horizontale Krustenverschiebungen können die Monde Europa und Enceladus gelten. Der knapp erdmondgroße Europa weist einen Eispanzer von etwa 100 km Dicke über einem felsigen Mondkörper auf, der in den unteren Bereichen teilweise oder vollständig aufgeschmolzen sein könnte, so dass der Eispanzer möglicherweise wie Packeis auf einem Ozean schwimmt. Der nur etwa 500 km kleine Enceladus wird wahrscheinlich durch Gezeitenkräfte aufgeheizt. Flüssiges Wasser oder durch hohen Druck duktiles Eis könnte bei beiden Himmelskörpern an tiefreichenden Störungen aufsteigen und das spröde 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 zumindest aktiv gewesen und zeigt Anzeichen dafür, dass dort eine Krustenerneuerung stattfand. Der Vulkanismus auf Io dagegen scheint derartig stark zu sein, dass stabile Krustenbereiche in der Art der Platten erst gar nicht entstanden sind.

Siehe auch

Literatur

  • Wolfgang Frisch, Martin Meschede: Plattentektonik. 2. Auflage. Primus-Verlag, Darmstadt 2007, 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
  • Hubert Miller: Abriß der Plattentektonik. Enke, Stuttgart 1992, ISBN 3-432-99731-0
  • Rainer Kind, Xiaohui Yuan: Kollidierende Kontinente. In: Physik in unserer Zeit. 34, Nr. 5, 2003, ISSN 0031-9252 , S. 213–217, doi:10.1002/piuz.200301021
  • Dennis McCarthy: Geophysical explanation for the disparity in spreading rates between the Northern and Southern hemispheres. In: Journal of Geophysical Research. Vol. 112, 2007, S. B03410, doi:10.1029/2006JB004535
  • Christiane Martin, Manfred Eiblmaier (Hrsg.): Lexikon der Geowissenschaften : in sechs Bänden, Heidelberg [ua]: Spektrum, Akademischer Verlag, 2000–2002
  • Wolfgang Jacoby: Plattentektonik an den Rändern der amerikanischen Kontinente. In: Die Geowissenschaften. 10, Nr. 12, 1992, S. 353–359; doi:10.2312/geowissenschaften.1992.10.353
  • Alfred Wegener: Die Entstehung der Kontinente und Ozeane. 4. Auflage (= Die Wissenschaft, Band 66). Friedrich Vieweg & Sohn, Braunschweig 1929 ( HTML-Version in Wikisource )

Weblinks

Commons : Plattentektonik – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Plattentektonik – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. a b Hitoshi Kawakatsu, Prakash Kumar, Yasuko Takei, Masanao Shinohara, Toshihiko Kanazawa, Eiichiro Araki, Kiyoshi Suyehiro: Seismic Evidence for Sharp Lithosphere-Asthenosphere Boundaries of Oceanic Plates. In: Science. 324, Nr. 5926, 2009, S. 499–502, doi:10.1126/science.1169499 (alternativer Volltextzugriff: Washington University in St. Louis ).
  2. a b TA Stern, SA Henrys, D. Okaya, JN Louie, MK Savage, S. Lamb, H. Sato, R. Sutherland, T. Iwasaki: A seismic reflection image for the base of a tectonic plate. In: Nature. 518, 2015, S. 85–88, doi:10.1038/nature14146 .
  3. Kurt Stüwe: Geodynamics of the Lithosphere: An Introduction. 2nd edition. Springer, Berlin·Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-71236-7 , S. 253 ff.
  4. J. Heirtzler, X. Le Pichon, J. Baron: Magnetic anomalies over the Reykjanes Ridge. In: Deep Sea Research. 13, Nr. 3, 1966, S. 427–432, doi:10.1016/0011-7471(66)91078-3 .
  5. John A. Tarduno, Robert A. Duncan, David W. Scholl, Rory D. Cottrell, Bernhard Steinberger, Thorvaldur Thordarson, Bryan C. Kerr, Clive R. Neal, Fred A. Frey, Masayuki Torii, Claire Carvallo: The Emperor Seamounts: Southward Motion of the Hawaiian Hotspot Plume in Earth's Mantle. In: Science. 301, Nr. 5636, 2003, S. 1064–1069, doi:10.1126/science.1086442 (alternativer Volltextzugriff: Woods Hole Oceanographic Institution ).
  6. im Schnitt 0,952 Winkelgrad pro Million Jahre, siehe Tabelle 3 in Charles DeMets, Richard G. Gordon, Donald F. Argus: Geologically current plate motions. In: Geophysical Journal International. 181, Nr. 1, 2010, S. 1–80, doi:10.1111/j.1365-246X.2009.04491.x (alternativer Volltextzugriff: California Institute of Technology )
  7. Alexander R. Hutko, Thorne Lay, Edward J. Garnero, Justin Revenaugh: Seismic detection of folded, subducted lithosphere at the core-mantle boundary . In: Nature. 441, 2006, S. 333–336, doi:10.1038/nature04757 .
  8. Harro Schmeling: Plattentektonik: Antriebsmechanismen und -kräfte. In: Geodynamik I und II (Vorlesungsskript, WS 2004/2005, Goethe-Universität Frankfurt am Main, PDF ( Memento vom 8. November 2011 im Internet Archive )).
  9. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825220305237