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Lexikon der Biologie

Plattentektonik

Plattentektonik w [von griech. tektonikē = Baukunst], 1) Auf der Existenz von Platten beruhende tektonische Vorgänge in der Lithosphäre. 2) Theorie der globalen Plattentektonik, ein Teil der Neuen Globaltektonik, durch Satellitenbilder der Erdoberfläche (Fernerkundung, Monitoring), seismische Untersuchungen, Geomagnetik und andere geophysikalische Methoden (Geophysik) gegenwärtig fundierteste geotektonische Vorstellung über den Krustenaufbau der Erde. Sie geht hauptsächlich auf A.L. Wegener (Kontinentaldrifttheorie) und auf die entscheidende Arbeit (1962) des amerikanischen Geologen Harry Hammond Hess (1906–1969) zurück, der seit 1946 die Theorie des sea-floor-spreading (Ozeanbodenspreizung) entwickelte. Nach der Theorie der Plattentektonik ist die Lithosphäre in ca. 20 in sich starre, unterschiedlich große und bis zu ca. 100 km mächtige, mobile Platten untergliedert. Dabei unterscheidet man zwischen kontinentaler und ozeanischer Kruste, deren Grenzzonen in den Zentralgräben der mittelozeanischen Rücken bzw. deren Transformstörungen zu finden sind. Diese Schwellenzüge in den Ozeanen ergeben ein erdumspannendes, rund 65.000 km langes und 3000 bis 5000 m hohes Gebirgssystem, welches an einigen Stellen als Inseln die Meeresoberfläche überragt (z.B. Island). Die Platten driften passiv auf der fließfähigen Asthenosphäre ( vgl. Abb. 1 ). – Unterschieden werden 3 Typen von Plattengrenzen: sich aufeinander zu bewegende (konvergente), sich voneinander entfernende (divergente) und aneinander vorbeigleitende (transforme) Plattengrenzen. Divergente Plattengrenzen entstehen durch die aufsteigende Konvektion und führen zur Neubildung ozeanischer Kruste (Riftzone), vor allem an den mittelozeanischen Rücken, und damit zur Erweiterung der Ozeane (Atlantik bis 40–60 mm/Jahr, Pazifik zum Teil 180 mm/Jahr; Meer, Meereskunde). Weil zwischen den Plattengrenzen glühendes Magma austritt und beiderseits wieder erkaltet, wandert jede der beteiligten Platten durch diesen fortgesetzten Zuwachs von der Riftzone weg. Dabei sinken sie allmählich ab. Die neu entstehende basaltische Kruste nimmt in Eisen- und Titanmineralen bei ihrer Abkühlung die jeweilige Polarität des Erd-Magnetfelds an. Da sich das Erdmagnetfeld in unregelmäßigen Abständen immer wieder umpolt, entsteht ein charakteristisches Streifenmuster aus normal und invers polarisierter Kruste. Der Entstehung neuer Lithosphäre steht die Vernichtung älterer ozeanischer Lithosphäre durch Rückführung (Subduktion) bei absteigender Konvektion gegenüber. Bei der Konvergenz zweier Platten muß eine nach unten ausweichen. Kalte, dichte, ozeanische Lithosphäre sinkt in den Subduktionszonen ab und wird nach bisheriger Vorstellung im Erdmantelbereich eventuell aufgeschmolzen; sie steigt teilweise innerhalb vulkanischer Zonen wieder auf. Morphologisch ist der konvergente Plattenrand durch eine Tiefseerinne gekennzeichnet, der Inselbögen vorgelagert sein können. Da Wasser, CO2 und andere leichtflüchtige Stoffe mit in die Tiefe geschleppt werden, führen sie nach ihrer Freisetzung zu einem spezifischen Magmatismus, z.B. dem typischen Inselbogen-Vulkanismus. Wird an einem aktiven Kontinentalrand nach Subduktion ozeanischer Lithosphäre ein zur gleichen Platte gehörender Kontinent in die Subduktionszone gezogen, kommt es zur Verlangsamung des Vorgangs oder zu bedeutenden Auffaltungen infolge Kontinentalkollision. Eine ausgeprägte Gebirgsbildung wie beim Himalaya oder den Alpen ist dann die Folge. Subduktionszonen weisen meist eine sehr intensive Erdbebentätigkeit auf, die bis in mehrere hundert km Tiefe reicht. An Transformplatten (z.B. Pazifische Platte und Nordamerikanische Platte im Bereich Kaliforniens; vgl. Abb. 2 ) rotieren die Platten um einen gemeinsamen Drehpunkt horizontal aneinander vorbei, da sie als Sphärenfragmente auf der Erdoberfläche bei ihrer Bewegung Kreisbögen beschreiben. So entstehen die komplizierten Schollenmuster in den Ozeanen. Verhaken sich die Plattenränder und wird die daraus resultierende Spannung gelöst, geschieht dies meist ruckartig, und Erdbeben sind die Folge. – Die Mantelkonvektion, das ist die Kraft, welche die Lithosphärenplatten in Bewegung hält und heißes Mantelmaterial unter den mittelozeanischen Rücken und Manteldiapiren (schlauchförmige, vertikale Ausstülpungen nach oben) aufsteigen und kühles in den Subduktionszonen wieder absteigen läßt, beruht auf der Wärmeabgabe der Erde. Konvektionsströme im Erdmantel bilden sog. Konvektionszellen, die das Konvergieren und Subduzieren des darüberliegenden starren Erdmaterials nach sich ziehen. Der gesamte Meeresboden hat sich – die heutigen Bewegungsraten zugrundegelegt – seit der Entstehung der Erde (Erdgeschichte) 15–17mal erneuert, und 70% ihres Mantelvolumens wären seitdem zu ozeanischer Kruste geformt und wieder zerstört worden. Die Plattentektonik ist allerdings nur eine vorübergehende Erscheinung: Im Anfangsstadium der Erde war die Kruste zu leicht und zu heiß für eine Subduktion. Erkaltet die Erde in einigen Milliarden Jahren, wird der Mantel für die Plattentektonik zu starr.

C.K./W.R.

Lit.: Fowler, C.M.R.: The solid Earth. An introduction to global geophysics. Cambridge 1990. Frisch, W., Loeschke, J.: Plattentektonik. Darmstadt 31993. Giese, P. (Hrsg.): Geodynamik und Plattentektonik. Heidelberg 1995. Hess, H.H.: History of the ocean basins. In: Engel, James, Leonard: Petrological studies. Denver 1962.



Plattentektonik

1
Schematische Skizze der Plattentektonik-Prozesse.



Plattentektonik

2
Das Plattenmuster der Erde

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