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Inhalt:
1. Theorien zur Kontinentalentstehung
2. Wegeners Kontinentalverschiebungstheorie
3. Die Entstehung der Kontinente
4. Die Theorie der Plattentektonik
5. Neue Erkenntnisse
Theorien zur Kontinentalentstehung
Anfangs gab es unterschiedliche Ansätze und Theorien zur Verschiebung der Kontinente:
Die Fixismustheorie nimmt an, dass sich die Kontinente nur vertikal, also auf und ab bewegen.
Die Mobilismustheorie hingegen nimmt nur eine vertikale Bewegung der Kontinente an.
Die Expansionstheorie besagt die Erde dehne sich aus, da sie einem Wärmestau ausgesetzt ist, oder dass die Gravitationskonstante abnehme und dadurch die erde größer wird.
Die Kontraktionstheorie nach Suess und Hein, sie nimmt an dass die Erde schrumpfe, da sie sich seit ihrer Entstehung in einem Abkühlungsprozess befindet.
Die Kontinentalverschiebungstheorie nach Alfred Wegener besagt, dass die Kontinente sich sowohl horizontal als auch vertikal auf der Erdoberfläche bewegen.
Alfred Wegeners Kontinentalverschiebungstheorie
Wegener wurde am 1.11.1880 in Berlin geboren. Er war ein ausgezeichneter Schüler und studierte Physik, Meteorologie und Astronomie.
Die Idee dazu kam Wegener im Jahre 1910, als er die Ähnlichkeit der Küsten des atlantischen Ozeans bemerkte. 1911 bekam er dann zufällig ein Referat über die Ähnlichkeit der Tierwelt der beiden südatlantischen Kontinente in die Hände. Nun suchte er alle verfügbare Literatur über dieses Thema zusammen und trat 1912 mit seiner Theorie an die Öffentlichkeit. Sie geht von einem Urkontinent aus der aus Gneis oder Granit besteht und auf dem darunter liegenden Erdmantel schwimmt. Aus diesem Urkontinent(Gondwana) entstanden dann im Laufe der Erdgeschichte durch Auseinanderdriften der Urscholle die heutigen Kontinente und Ozeane. Ungeklärt bei Wegeners Theorie war allerdings der "Motor" der verschiedenen Kräfte. Deshalb fand sie zu seinen Lebzeiten wenig Anerkennung.
Doch mit der Zeit untermauerten immer mehr wissenschaftliche Erkenntnisse seine Theorie.
1925 belegten die regelmäßigen Echolotmessungen des deutschen Forschungsschiffes "Meteor" einen lang gestreckten Gebirgszug in der Mitte des Atlantiks. Später zeigte sich dass sich mehrere solche Gebirgszüge wie Nähte rings um den Erdball ziehen.
1953 entdeckten 2 amerikanische Physiker im Zentrum jedes dieser Unterwassergebirge tiefe Gräben, so genannte Rifftäler. Entlang dieser Täler häufen sich Erdbeben und Vulkanismus.
Bis 1960 entwickelte der amerikanische Geologe Hess eine Hypothese, nach der das Nahtsystem der mittelozeanischen Rücken der Entstehungsort von neuem Ozeanboden war. Das immer wieder nachströmende Magma, das den Meeresboden an beiden Seiten auseinanderdrücke, arbeite wie ein Förderband, das Kontinente huckepack mit sich trage.
Weitere wissenschaftliche Belege folgten, und so wurde Wegeners Theorie ab Mitte der 60er Jahre von vielen Geologen und Instituten anerkannt und setzte sich schließlich durch.
Die Entstehung der Kontinente
Mit Wegeners Theorie ließ sich auch die Entstehung der Kontinente erklären und man gewann immer wieder neue Erkenntnisse. Vor rund 600 bis 500 Millionen Jahren, dieses Zeitalter nennt man Kambrium, existierten folgende Urkontinente: Gondwana und Laurentia, die sich aus der abgekühlten, vulkanischen Geisteinsmasse bestanden, die aus dem Erdinneren hervorgedrungen war. Aus dieser Epoche findet man die ersten größeren Fossilien früher Lebensformen. Es folgen die Zeitalter , und schließlich das Zeitalter der Perm, in der sich alle Kontinente zu einem einzigen Superkontinent zusammengeschlossen haben, genannt Pangäa (was soviel bedeutet wie "alles Land"), dies geschah vor etwa 290 bis 250 Millionen Jahren. Heute bezeichnet man diese Zeit als das Ende des Erdaltertums und als den Beginn des Erdmittelalters. Erst bei der Wende von der Trias zum Erdzeitalter der Jura zerfällt dieser Superkontinent, ein bedeutendes Ereignis für die Evolution, da sich der Lebensraum der Arten durch die Verringerung der Landmasse und durch andere klimatische Bedingungen drastisch eingeengt, bzw. verschoben hat.
Wegener hatte eben diese Vorstellung der Entstehung der Kontinente, und er versuchte fortgehend, seine Theorien mit Hilfe der Evolution zu stützen, denn wie bereits erwähnt erkannte er einen Zusammenhang zwischen den ähnlichen, aber auf verschiedenen Kontinenten lebenden Tierarten. Die Kontinente mussten also einmal vereinigt gewesen sein.
Mit der Zeit entstehen neue Kontinente, und so folgen auf die Jurazeit die Kreidezeit, dann der Tertiär, dem so genannten Beginn der Erdneuzeit. Langsam formte sich die Gestalt der Kontinente so, wie sie uns heute bekannt ist. In der späteren Hälfte des Tertiärs bewegten sich die Kontinente aufgrund der Plattentektonik weiterhin, sie kollidierten, und es bildeten sich die uns heute bekannten Gebirge, wie z.B. die Alpen und der Himalaja. Diese Kollisionen werden von heftigen vulkanischen Aktivitäten und Erdbeben begleitet, die bis in das heutige Erdzeitalter, das Quartär, andauern.
Die Theorie der Plattentektonik
Aufbau der Erde:
Um die Theorie der Plattentektonik genauer erklären zu können muss man sich zunächst den Aufbau der Erde genauer betrachten. Man unterscheidet hierbei zwischen 3 verschiedenen Schichten der Erdkruste, Erdmantel und Erdkern. Die äußerste Schale ist die Erdkruste man unterteilt sie in Ober - und Untererdkruste sie hat eine Tiefe bis zu 100 km wobei sie unterm Ozean auch nur 5km dick sein kann. Danach kommt der Erdmantel auch er wird in Obern und Unteren Mantel aufgeteilt. Er reicht bis zu 2900 km tief in das Erdinnere und besteht aus teilweise festem teilweise geschmolzenem Gestein. Dann gibt es noch den Erdkern. Auch hier wird unterschieden zwischen innerem und äußerem Erdkern. Während der äußere Kern flüssig ist, ist der innere Kern fest. Der flüssige Teil des Erdkerns und die Erdrotation sind für das Magnetfeld er Erde verantwortlich.
Nun aber zum eigentlichen Thema, der Plattentektonik:
Die Erdkruste und der Obere Mantel bilden zusammen eine neue Schicht. Die Lithosphäre mit einer durchschnittlichen Dicke von 80 km. Sie kann jedoch wie oben schon erwähnt unter den Ozeanen oder vulkanisch aktiven Gebieten auf dem Festland dünner sein. Die Lithosphäre besteht auch nicht aus einer einzigen zusammenhängenden Schicht, sonder ist in mehrer Platten zerbrochen. Die Platten bestehen aus kontinentaler und ozeanischer Lithosphäre. Ihr Durchmesser kann bis zu 200 km betragen.
Hier die 10 größten tektonische Platten:
-Nordamerikanische Platte
-Südamerikanische Platte
-Karibische Platte
-Eurasische Platte
-Arabische Platte
-Afrikanische Platte
-Pazifische Platte
-Philippinische Platte
-Australische Platte
-Antarktische Platte
Man geht davon aus, dass sich unter der Lithosphäre und ihren Platten eine dünne jedoch aber bewegliche Zone befindet, die man als Asthenosphäre bezeichnet. Diese enthält vermutlich einen gewissen Anteil an geschmolzenem Gestein. Auf dieser Schicht können sich die Platten nun bewegen. Die Bewegung kommt durch Strömungen der Lava im Erdinneren zu Stande. Diese Strömungen entstehen durch die unterschiedlichen Temperaturen zwischen dem inneren Teil des Erdmantels und der Lithosphäre.
Die Erde versucht diese Temperaturunterschiede auszugleichen indem sie flüssiges Gestein, welches eine geringere Dichte besitzt, nach oben treiben lässt und im Gegenzug festes Gestein nach unten zieht und so einschmelzt. Diese zirkuläre Strömung wird auch als Konvektionsströmung oder Konvektionszelle bezeichnet. Man kann sich das ganze auch als einen Topf mit kochendem Wasser vorstellen. Dabei kann man beobachten, dass das Wasser zunächst nur in der Mitte kocht und dann am Topfrand zur Seite ausweicht und abkühlt. So in etwa läuft auch der Prozess im Erdinneren ab.
Man unterscheidet zwischen den folgenden 3 Arten von Plattengrenzen:
- konstruktive Plattengrenzen (voneinander wegbewegen)
- destruktive Plattengrenzen (aufeinander zu bewegen)
- konservative Plattengrenzen (aneinander vorbeibewegen)
Konstruktive Plattengrenzen:
Man untersuchte zum ersten Mal nach dem 2. Weltkrieg den atlantischen Meeresboden und entdeckte dabei riesige unter dem Wasser liegende Gebirge die man auch als mittelozeanischen Rücken bezeichnet. Bei genaueren Untersuchungen des Scheitelpunkts entdeckte man bis zu 3000 m tiefe und 30 bis 50 km breite Schluchten. Man stellte fest dass unter den Rücken ein verstärkter Wärmefluss herrscht, was bedeutet, das sehr viel wärme vom Erdinneren abgeben wird. Die zentralen Teile der Rücken bestehen aus sehr schnell erkaltetem Magma, was auf vulkanische Aktivitäten schließen lies. Zudem war das Alter des Gesteins vom Scheitel in Richtung Kontinent abfallend.
Daraus konnte man schließen, dass das Aufströmen von Mantelmaterial aus dem Erdinneren die Kruste aufgewölbt und im Scheitelpunkt sogar aufgerissen hatte. Durch das ständige nachströmen von Magma, das sich an den Mantel anschweißt, vergrößern sich die beiden Platten die am Scheitel anliegen stetig und bewegen somit die Kontinente als Teile dieser Platten von einander weg. Die aktive Stelle des Auswurfs von Gesteinsmaterial wird als Rift bezeichnet. Dieses Phänomen nennt man Sea-Floor-Spreading. Die Geschwindigkeit, die beim Auseinanderdriften der Platten erreicht wird beträgt ungefähr 5 bis 10 cm pro Jahr. Das "ausgespuckte" flüssige Material richtet sich vor dem erkalten nach dem Erdmagnetischenfeld aus und bleibt nach dem Erstarren in dieser Ausrichtung liegen. Somit ist auch die noch unerklärbare Erdumpolung im Ozeanboden festgehalten, da man z.B. im des Reykjanes-Rückens Gesteinsstreifen entdeckt hat in dem sich die magnetischen Teilchen abwechselnd nach Norden und Süden entsprechend dem Magnetfeld ausgerichtet haben.
Destruktive Plattengrenzen:
Im voran gegangenen Teil wurde beschrieben wie ständig neue ozeanische Lithosphäre entsteht. Dies würde bedeuten, dass die Erdoberfläche stetig anwachsen würde. Da das aber nicht so ist, muss es einen weiteren Vorgang geben, der diesem Wachstumsprozess entgegen wirkt - die Verschluckung. Dies geschieht in den Verschluckungszonen, die in der Fachsprache auch als Subduktionszonen bezeichnet werden. In diesen Regionen kollidieren 2 Platten miteinander. Man geht davon aus, dass bei einem Zusammenstoß zweier Platten die spezifisch Schwerere die Leichtere schräg in die Tiefe abdrängt. Dabei dringt das leichtere Material immer tiefer in das Erdinnere vor und bei größer werdender Hitze und Erhöhung des Drucks schmilzt es schließlich zu Magma. Ein Teil des Magmas kann gleich wieder durch Spalten an die Oberfläche transportiert werden. Somit erklärt sich auch der an den Subduktionszonen ausgeprägte Vulkanismus. Dabei können beim Aufeinandertreffen von 2 ozeanischen Platten Inselbögen entstehen (Hot-Spots).
Ein gutes Beispiel für eine Bewegung von 2 kontinentalen Krusten aufeinander sind z.B. die Pyrenäen, die Alpen oder der Himalaja. Hier entsteht durch zusammenpressen von Gestein ein Faltengebirge.
Taucht eine ozeanische Kruste unter eine kontinentale Kruste ab, z.B. wie am Westrand Südamerikas, bildet die untertauchende Platte mit der Oberfläche einen deutlich flacheren Winkel. Im Hinterland des eigentlichen Plattenrands bilden sich oft ausgedehnte Störungszonen mit Verwerfungen, Erbeben und aktiven Vulkanen
Konservative Plattengrenzen:
Bei der Horizontalverschiebung wird weder Material verschluckt noch neues Material aufgebaut. Dieser Vorgang ist materialneutral. Durch das horizontale Verschieben zweier Platten können sehr einfach Erdbeben entstehen, da die beiden Platten nicht einfach aneinander vorbei gleiten, sondern wegen auftretender Reibungswiderstände ruckartig vorwärts kommen. Das beste Beispiel dafür ist der San-Andreas-Graben in Kalifornien.
Neue Erkenntnisse
Zu den neueren Erkenntnissen zählt der Hot-Spot-Vulkanismus, den wir anhand der Entstehung der kanarischen Inseln erklären wollen. Das Modell der Plattentektonik legt nahe, dass vulkanische Eruptionen nur an den Plattengrenzen auftreten. Aber sowohl unter den kanarischen Inseln als auch unter Hawaii verläuft keine Plattengrenze. Jedoch sind beide aktive Vulkaninselketten. Wie kann das sein?
Die Hot-Spot-Theorie versucht dieses Phänomen zu erklären. Sie besagt, dass sich unter einer Kontinentalplatte eine Zone erhöhter Temperatur und erhöhten Druckes - ein so genannter Hot-Spot - bildet. Dieser brennt sich einen Weg an die Erdoberfläche und lässt riesige Vulkane entstehen. Da die Platte aber über diesen Hot-Spot hinwegdriftet, verschiebt sich die Austrittstelle immer weiter gegen die Richtung, in die sich die Platte bewegt. Dadurch entsteht eine Inselkette. Die älteren Vulkaninseln erlöschen und werden von der Erosion "abgeschliffen".
Am Beispiel der Kanaren, wäre im Moment El Hierro direkt über dem "Hot-Spot" mit einem Alter von 0.75 Mio. Jahren. Sie ist die jüngste von insgesamt 7 Kanareninseln. Die Inseln sind dann bis hin zu Lanzarote, die mit 19 Mio. Jahren die älteste ist, gestaffelt. Wenn nun der Zugang zur Durchbruchstelle in der Erdkruste abreißt, kommt kein neues Material mehr nach und alle Inseln, außer La Palma und El Hierro werden momentan nur noch abgetragen. Später werden die ältesten Inseln am Ende der Kette im Meer versinken, gleichzeitig aber neue Inseln am Anfang der Kette entstehen.
Andere Phänomene sind jedoch bis heute nicht geklärt: Die afrikanische Platte, die im Westen vom mittelatlantischen Rücken und im Osten vom mittelindischen Rücken begrenzt wird, müsste eigentlich gequetscht werden, da an beiden Seiten neuer Meeresboden entsteht. Nach der Theorie der Plattentektonik sollten nun Gebirge entstehen. Aber genau das Gegenteil ist der Fall: Die Platte dehnt sich aus und die mit dem Dehnungsprozess verbundene Aufweichung der Erdkruste führt zu Vulkanismus (z.B. die Virunga Vulkane)
Daran zeigt sich auch, dass der aktuelle Ansatz nicht vollständig ausreicht um alle offenen Fragen zu klären. Vor allem sind noch viele Mechanismen im Bereich der Erdmantelströme und die damit verbundene Antriebsdynamik ungeklärt.
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