Erde - Plattentektonik, Vulkanismus und Erdbeben

Plattentektonik

978-3-14-100870-8 | Seite 10 | Abb. 1
Erde | Plattentektonik, Vulkanismus und Erdbeben | Plattentektonik | Karte 10/1

Überblick

Die obere Gesteinsschicht der Erde wird entweder von kontinentaler Kruste gebildet (Kontinente und die daran angrenzenden Schelfbereiche) oder von ozeanischer Kruste (Weltmeere außerhalb der Schelfbereiche; siehe Kommentar zu 8.2). Kontinentale Kruste hat eine kleinere Dichte und eine größere Mächtigkeit als ozeanische Kruste.

Gliederung der Landmassen und Ozeane

Alle großen zusammenhängenden Landmassen, die Kontinente, haben Kerne aus metamorphen und plutonischen Gesteinen (Schilde, Urkontinente), die meist der Erdurzeit, dem Präkambrium, entstammen. Während solche Kerne in Afrika fast den gesamten Kontinent aufbauen, nehmen sie etwa in Eurasien deutlich kleinere Flächen ein.
Die Festlandskerne wurden an ihren Rändern im Verlauf von Gebirgsbildungen immer wieder räumlich erweitert. In der Karte sind die dabei entstandenen Gebirge in Grün- bzw. Gelbtönen in Abhängigkeit von ihrem Alter dargestellt. Auf ein Stadium geosyn-klinaler Absenkung über kontinentalem Untergrund oder in einer Randlage zwischen Kontinent und Ozean durchliefen sie das eigentliche Stadium der Gebirgsbildung mit Metamorphose, Plutonismus, Faltung/Deckenbau und Aufwölbung/Hebung. Senkungszonen begleiteten die Außenränder der so entstandenen Gebirge und nahmen deren Abtragungsschutt auf.
In geologischen Zeiträumen wurden sowohl die alten Festlandskerne als auch die neu entstandenen Gebirge stark verändert. Die Urkontinente sind inzwischen weitgehend abgetragen und eingeebnet. Sie wurden seit dem Kambrium gebietsweise von flachen Schelfmeeren überflutet. Darin entstanden ausgedehnte, ungestörte Decken aus Sedimentgesteinen. In den Gebirgen der älteren Faltungszone ist die Hebung zum Erliegen gekommen, hier dominieren Abtragungsprozesse die Entwicklung der Oberflächengestalt. In den Gebirgen der jüngeren Faltungszone zeigen anhaltende Hebung, aktiver Vulkanismus und Erdbeben verbreitet, dass die Gebirgsbildung noch nicht abgeschlossen ist. Im Vergleich zu den Gebirgen der älteren Faltungszone sind sie deutlich höher und weisen verbreitet den typischen Formenschatz von Hochgebirgen auf (große Höhenunterschiede auf engem Raum, enge Täler und Schluchten, Schutthalden, schroffe Grate und steile Gipfelpyramiden aus Fels, Vergletscherung bzw. Spuren eiszeitlicher Oberflächenformung).
Ein weiteres Merkmal der Kontinente sind die seit dem Tertiär einsinkenden Grabenzonen, die häufig mit den Zentralgräben der ozeanischen Rücken in Verbindung stehen. Typisch sind sie im Bereich der Victoria-Platte in Ostafrika ausgeprägt. An diesen Nahtzonen weichen kontinentale Krustenteile aktiv auseinander, verbunden mit dem Aufstieg von Lava.
Der Übergang von der kontinentalen Kruste zur ozeanischen Kruste wird durch die steilen Kontinentalabhänge markiert (s. 10.3). Der von ozeanischer Kruste aufgebaute Meeresboden umfasst flach geneigte Tiefseebecken, ozeanische Rücken und Tiefseegräben.
Die sich über mehr als 70 000 Kilometer erstreckenden ozeanischen Rücken ragen bis zu 3500 Meter über den umgebenden Meeresboden auf. Sie verlaufen als nahezu geschlossene Ketten durch die Ozeane, unterbrochen nur durch Querstörungen mit seitlichen Versetzungen. Teilweise haben sie Fortsetzungen im Bereich der Kontinente (zum Beispiel in Kalifornien und in Neuseeland). Die schmalen Kammregionen der Rücken werden durch einen Zentralgraben markiert (s. 8.2). Spaltenbildung, intensiver Vulkanismus und Bildung neuer Ozeankruste sind die charakteristischen Merkmale dieser Regionen.
Die langgestreckten Tiefseegräben sind durch sehr steile Abhänge vom umgebenden Meeresboden abgegrenzt. In ihnen werden die größten bekannten Meerestiefen erreicht (s. 8.2).

Tektonische Platten und ihre Grenzen

Die Gliederung der Erdoberfläche in Kontinente und Ozeane, wie sie die Karte 8.2 zeigt, folgt der räumlichen Verteilung großer zusammenhängender Landmassen und Weltmeere. Betrachtet man die Erdoberfläche aus geologischer Perspektive, ergibt sich eine andere Struktur: Demnach ist die Lithosphäre der Erde in starre, zusammenhängende tektonische Platten gegliedert, die aus kontinentaler und ozeanischer Kruste bestehen und die von ozeanischen Rücken, Tiefseegräben, Verschiebungen oder Kollisionszonen begrenzt werden. Es gibt aber auch Ausnahmen wie die Victoria-Platte in Afrika oder die Nazca-Platte, die nur aus einem Krustentyp aufgebaut sind. Tektonische Platten bewegen sich als Ganzes und unabhängig von den Nachbarplatten auf einer weichen, verformbaren Zone des Erdmantels (s. 10.2–3).
Die tektonischen Platten sind unterschiedlich groß: Großplatten wie der Eurasischen, Nordamerikanischen oder Pazifischen Platte stehen mittelgroße bis kleine Platten gegenüber (zum Beispiel die Adriatische, Anatolische, Arabische und Iranische Platte). Wie die Karte zeigt, besteht oft keine Übereinstimmung in der Zugehörigkeit einer Region zu Platten bzw. Kontinenten. So ist Indien zwar Teil des Kontinents Asien, der Indische Schild ist dagegen nicht Teil der Eurasischen Platte, sondern der Indisch-Australischen Platte.
Die Art der Grenze zwischen zwei benachbarten tektonischen Platten und deren Bewegungen in Bezug aufeinander (divergierend oder konvergierend) bestimmen die an den Plattengrenzen ablaufenden geologischen Prozesse:
• Wird die Plattengrenze von einem Mittelozeanischen Rücken markiert, zum Beispiel im Nordatlantik zwischen der Nordamerikanischen und der Eurasischen Platte, dann driften dort die beiden Platten auseinander. Aktiver mariner Vulkanismus ist typisch, es entsteht neuer Ozeanboden (zwei bis drei Zentimeter pro Jahr im Nordatlantik, bis zu 15 Zentimeter pro Jahr im Südpazifik).
• Taucht eine Platte im Bereich eines Tiefseegrabens unter eine andere Platte ab, wie zum Beispiel vor der Pazifikküste Südamerikas die Nazca-Platte unter die Südamerikanische Platte, wird die abtauchende Platte in tieferen Schichten der Erde aufgeschmolzen. Es kommt zur Gebirgsbildung im Bereich der kontinentalen Kruste. Aktiver Vulkanismus und schwere Erdbeben markieren wie Perlen auf einer Schnur den Verlauf der Plattengrenze, häufig sind Naturkatastrophen zu beklagen.
• Bewegen sich zwei Platten horizontal aneinander vorbei, zum Beispiel in Kalifornien die Pazifische und die Nordamerikanische Platte, bauen sich immer wieder Spannungen auf, die sich schlagartig in schweren Erdbeben lösen, oft verbunden mit Naturkatastrophen.
• Kollidieren zwei Platten, zum Beispiel in Indien die Indisch-Australische und die Chinesische Platte, sind Gebirgsbildung und schwere Erdbeben die Folge. Es kommt häufig zu Naturkatastrophen.
Erdbeben, schwere Flutwellen, Vulkanismus
Drei Bereiche der Erdoberfläche zeichnen sich durch erhöhte seismische, vulkanische und tektonische Aktivitäten aus:
• die Plattenränder in ozeanischen Gebieten, wo sich Erdbebenzentren und Vulkane in schmalen Streifen konzentrieren,
• die Zonen geologisch junger Gebirgsbildungen (auf dem Festland stärker gestreut als in ozeanischen Gebieten),
• die Bruchzonen auf den Kontinenten, an denen neue Plattengrenzen entstehen.
Der weitaus größte Teil der Erdbeben hat tektonische Ursachen und steht im Zusammenhang mit Brüchen, Verwerfungen und Gebirgsbildungen. Darüber hinaus gibt es Erdbeben nach Einsturz unterirdischer Hohlräume und Erdbeben im Zusammenhang mit Vulkanausbrüchen. Bewegen sich zwei Platten an ihrer Grenzfläche in unterschiedliche Richtungen, üben sie Druck aufeinander aus und verhaken sich ineinander. Eine gleichmäßige horizontale oder vertikale Bewegung kann sich im Bereich der starren Erdkruste so nicht ausbilden. Ein Teil der Bewegungen wird zurückgehalten, dadurch entstehen Spannungen. Sie lösen sich plötzlich in Erdbeben, wenn die Widerstandsfähigkeit der Gesteine gegen Bruch überschritten wird.
Starke Erdbeben lösen Folgeprozesse aus. Ab einer bestimmten Stärke treten nach Seebeben Flutwellen (Tsunamis) auf. Auf dem Festland können sich Erdspalten bilden, Schlammströme und Hangrutschungen ausgelöst werden und Senkungen entstehen. Wegen ihrer großen Verbreitung, ihrer Unberechenbarkeit und der großen Bandbreite an möglichen Schäden in besiedelten Gebieten zählen sie zu den gefährlichsten Naturkatastrophen (s. 169.4).
Mehr als 75 Prozent der gegenwärtigen vulkanischen Aktivitäten sind auf den Pazifischen Feuerring konzentriert. Dort sind ganze Ketten aktiver Vulkane parallel zu den Tiefseegräben angeordnet. Dieser Vulkanismus resultiert aus Aufschmelzungsprozessen, die mit dem Abtauchen der ozeanischen Kruste im Bereich der Subduktionszonen in Zusammenhang stehen (s. 10.3). Im Erscheinungsbild finden sich vor allem die typischen kegelförmigen Schichtvulkane (s. 140.1, Modellbild). Der Vulkanismus entlang tiefer kontinentaler Grabenbrüche ist meist basaltischer Natur. Ebenfalls basaltischer Vulkanismus charakterisiert die Kammregionen der ozeanischen Rücken. Typische Vulkanform ist hier der Schildvulkan. Die Hawaii-Inseln oder die Azoren sind typische Beispiele für die Entstehung einer Inselkette durch Hotspot-Vulkanismus (s. Modellabbildung 199.3). Dabei liegt im Erdmantel ein Aufschmelzungsbereich, von dem aus Magma in Schloten zur Erdoberfläche aufsteigt. Der Aufschmelzungsbereich selbst ändert seinen Ort nicht. Bewegen sich darüber Platten relativ gleichmäßig in eine konstante Richtung, entstehen immer wieder neue Vulkane, die mit zunehmender Entfernung vom Aufschmelzungsbereich erlöschen. Die Lava, die sich aus den Schloten der großen aktiven Vulkane ergießt, ist dünnflüssig und bildet Lavaströme an den Hängen. Sie baut Schildvulkane auf.

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