Plattentektonik

Plattentektonik ist ursprünglich die Bezeichnung für eine Theorie der Geowissenschaften über die großräumigen tektonischen Vorgänge in der äußeren Erdhülle, der Lithosphäre (Erdkruste und oberster Erdmantel), die heute zu den grundlegenden Theorien über die endogene Dynamik der Erde gehört. Die Plattentektonik besagt, dass die äußere Erdhülle in Kontinentalplatten gegliedert ist, die dem übrigen oberen Erdmantel aufliegen und darauf umherdriften (wandern).

Heute bezeichnet der Begriff jedoch nicht mehr Vorrangig die Theorie, sondern das mittlerweile in weiten teilen direkt oder indirekt nachgewiesene Phänomen als solches. Dies kann als an der Erdoberfläche auftretender Ausdruck der Mantelkonvektion im Erdinneren aufgefasst werden, hat aber noch weitere Ursachen.

Zu den damit verbundenen Prozessen und Erscheinungen zählen die Entstehung von Faltengebirgen durch den Druck zusammenstoßender Kontinente und die häufigsten Formen von Vulkanismus und Erbeben.

Überblick

Die Litosphärenplatten

Grundlegend für die Tektonik ist die fragmentierte Struktur der Litosphäre, sie ist in 7 große Platten gegliedert, die auch als tektonische Platten oder als Kontinentalplatten bzw. Erdplatten bezeichnet werden:

• die Nordamerikanische Platte und die Eurasische Platte
• die Südamerikanische Platte und die Afrikanische Platte
• die Antarktische Platte und die Australische Platte
• die Pazifische Platte, die einzige der Großplatten ohne nennenswerten Anteil an kontinentaler Kruste

Es gibt auch noch eine Reihe kleinerer Platten wie z.B. die Nazca-Platte, die Indische Platte, die Philippinische Platte, die Arabische Platte, die Karibische Platte, die Cocosplatte, die Scotia-Platte und weitere Mikroplatten, deren Abgrenzung tlw. noch wenig bekannt ist oder deren Existenz bisher nur vermutet wird.

Die Bewegungen der Platten

Die Plattengrenzen werden an der Erdoberfläche meist entweder durch mittelozeanische Rücken oder Tiefseerinnen repräsentiert. An den Rücken driften die benachbarten Platten auseinander (divergierende Plattengrenze), wodurch basaltisches Magma aus dem Oberen Erdmantel emporsteigt und neue ozeanische Lithosphäre gebildet wird. Dieser Prozess wird auch als Ozeanbodenspreizung oder Seafloor Spreading bezeichnet. Er geht mit intensivem, meist unterseeischem Vulkanismus einher.

An anderen Plattengrenzen taucht im Gegenzug ozeanische Lithosphäre unter eine angrenzende (ozeanische oder kontinentale) Platte tief in den Erdmantel ab (Subduktion). An diesen konvergierenden Plattengrenzen befinden sich die Tiefseerinnen. Entwässerungsprozesse in der abtauchenden Platte führen in der oben bleibenden Platte ebenfalls zu ausgeprägtem Vulkanismus.

Die eigentlichen Kontinentalblöcke oder Kontinentalschollen aus vorwiegend granitischem Material werden – zusammen mit den umgebenden Ozeanböden sowie dem jeweils darunter befindlichen lithosphärischen Mantel – wie auf einem langsamen Fließband von den Spreizungszonen weg und zu den Subduktionszonen hin geschoben. Nur eine Kollision zweier Kontinentalblöcke kann diese Bewegung aufhalten.

Da die kontinentale Kruste spezifisch leichter ist als die ozeanische Kruste, taucht sie an einer Subduktionszone nicht zusammen mit der ozeanischen Platte ab, sondern wölbt sich stattdessen zu einem Gebirgszug auf (Orogenese). Hierbei kommt es zu komplexen Deformationsvorgängen. Zwischen der Indischen und der Eurasischen Platte findet eine Kontinent-Kontinent-Kollision statt, die ebenfalls zur Gebirgsbildung führte (Himalaya).

Darüber hinaus können zwei Platten auch horizontal aneinander vorbeigleiten (konservative Plattengrenze). In diesem Fall wird die Plattengrenze als Transformstörung (Transformverwerfung) bezeichnet.

Das Lager, auf dem die Lithosphärenplatten gleiten, befindet sich im Grenzbereich zwischen der starren Lithosphäre und der darunterliegenden, extrem zäh fließenden Asthenosphäre (engl.: Lithosphere-Asthenosphere Boundary, LAB). Die Ergebnisse seismischer Untersuchungen des Ozeanbodens im Westpazifik lassen darauf schließen, dass im Bereich der LAB zwischen 50 und 100 km Tiefe eine geringviskose Schicht existiert, die die mechanische Entkopplung der Lithosphäre von der Asthenosphäre erlaubt. Als Grund für die geringe Viskosität wird angenommen, dass der Mantel in diesem Bereich entweder teilweise aufgeschmolzen ist oder einen hohen Anteil flüchtiger Stoffe (hauptsächlich Wasser) aufweist.

Während früher die Reibung des konvektiven Mantels (engl.: convective drag) an der Basis der Lithosphärenplatten als die wichtigste Triebkraft der Plattentektonik betrachtet wurde, gelten heute eher die von den Platten selbst ausgehenden Kräfte als die entscheidenden. Der sogenannte Ridge Push („Rückendruck“) geht von der jungen, warmen, auf dem Mantel „aufschwimmenden“ und daher hoch aufragenden Kruste der Mittelozeanischen Rücken aus, die einen horizontal von den Spreizungszonen weg gerichteten Druck erzeugt. Der Slab Pull („Plattenzug“) ist der Zug, den alte, kalte Lithosphäre erzeugt, wenn sie an Subduktionszonen in den konvektiven Erdmantel eintaucht. Durch Gesteinsumwandlungen subduzierter ozeanischer Kruste in größerer Manteltiefe erhöht sich die Dichte des Krustengesteins und bleibt höher als die Dichte des sie umgebenden Mantelmaterials. Dadurch kann der Zug auf den noch nicht subduzierten Teil der entsprechenden Lithosphärenplatte aufrechterhalten werden.