Grundlagen der Plattentektonik

Die Erdoberfläche besteht aus einem Mosaik verschiedener Lithosphärenplatten. Diese Platten schwimmen auf der zähflüssigen Asthenosphäre, die aus Magma besteht. Die meisten Platten bestehen sowohl aus kontinentaler als auch aus ozeanischer Kruste, einige jedoch nur aus ozeanischer Kruste.

Die sieben Hauptkontinentalplatten sind die Eurasische, Nordamerikanische, Südamerikanische, Afrikanische, Pazifische, Australische und Antarktische Platte. Diese bewegen sich in drei verschiedenen Richtungen: voneinander weg (divergierend), aufeinander zu (konvergierend) oder aneinander vorbei (transform).

Der Aufbau der Erde spielt eine wichtige Rolle bei der Plattentektonik. Die äußerste Schicht ist die Kruste, die zusammen mit dem obersten Teil des Mantels die Lithosphäre bildet. Darunter liegt die Asthenosphäre, die aus zähflüssigem Gestein besteht und die Bewegung der Platten ermöglicht.

💡 Wichtig zu wissen: Die Plattenbewegungen der Erde sind sehr langsam – nur wenige Zentimeter pro Jahr. Über Millionen von Jahren führen sie jedoch zu enormen Veränderungen der Erdoberfläche!

Seafloor-Spreading und Subduktion

Beim Seafloor-Spreading (Ozeanbodenspreizung) drückt aufsteigendes Magma aus der Lithosphäre die tektonischen Platten auseinander. Das neue Magma erkaltet bei Kontakt mit Wasser und bildet neue ozeanische Kruste – ein Prozess, der im Atlantik etwa 2-3 cm pro Jahr voranschreitet. Der Mittelozeanische Rücken markiert die Grenze zwischen verschiedenen Platten, wobei Island ein sichtbarer Teil dieses Rückens im Atlantik ist.

Die Subduktion tritt auf, wenn sich zwei Platten aufeinander zubewegen und die schwerere Lithosphäre abtaucht. Dabei entsteht eine Subduktionszone mit einer Tiefseerinne. Über der abgetauchten Kruste bildet sich Magma, das in Bruchzonen nach oben dringt und besonders gefährliche Vulkane mit gasreicher, zähflüssiger Lava bildet.

Bei der Subduktion können sich die Gesteine der Platten verhaken, was zu Erdbeben führt. Die Zonen sind relativ breit, da Platten schräg abtauchen. Interessanterweise wird ozeanische Kruste mit zunehmendem Alter immer schwerer und kälter, bis sie nach etwa 200 Millionen Jahren in den tieferen Mantel einsinkt – ein Prozess, der als freie Subduktion bezeichnet wird.

💡 Spannend: Die Subduktionszone zwischen der Nazca-Platte und der Südamerikanischen Platte ist ein Paradebeispiel für diesen Prozess und verantwortlich für die Entstehung der Anden!

Plattenränder und ihre Bewegungen

Die Plattentektonik beschreibt, wie sich die Erdkruste in Form von Lithosphärenplatten bewegt. An den Plattenrändern finden die spannendsten Prozesse statt. Bei divergierenden Plattenrändern bewegen sich Platten voneinander weg. Wenn kontinentale Platten auseinanderdriften, entstehen Grabenbrüche wie das Great Rift Valley. Bei ozeanischen Platten bilden sich untermeerische Gebirgszüge.

Bei konvergierenden Plattenrändern bewegen sich Platten aufeinander zu. Treffen zwei ozeanische Platten aufeinander, taucht die schwerere ab (Subduktion), was zur Bildung vulkanischer Inselbögen wie Japan führt. Wenn eine ozeanische auf eine kontinentale Platte trifft, taucht die ozeanische unter und bildet Tiefseerinnen und Gebirge, wie an der Westküste Südamerikas.

Stoßen zwei kontinentale Platten zusammen, kommt es zur Kollision ohne Subduktion. Dabei entstehen mächtige Gebirge wie der Himalaya. Bei transformierenden Plattenrändern gleiten Platten aneinander vorbei, was zu starken Erdbeben führen kann, wie an der San-Andreas-Spalte in Kalifornien.

🔍 Besonders interessant: Die meisten Subduktionszonen befinden sich am sogenannten "Pazifischen Feuerring", wo besonders viele Erdbeben und Vulkanausbrüche stattfinden.

Verschiedene Vulkantypen

Vulkane unterscheiden sich durch ihre Form und die Art ihres Ausbruchs. Schildvulkane entstehen aus dünnflüssiger Magma, die aus großer Tiefe stammt. Sie bilden flache, uhrglasförmige Vulkane mit hoher Lavageschwindigkeit. Die Magma ist zwischen 1000°C und 1250°C heiß und stammt aus dem oberen Erdmantel. Hawaii ist ein bekanntes Beispiel für einen Schildvulkan.

Schichtvulkane hingegen entstehen bei der Plattensubduktion. Ihre Magma ist dickflüssiger und entsteht, wenn ozeanische Kruste abtaucht. Diese Magma sammelt sich in verschiedenen Tiefen, schmilzt umliegendes Gestein ein und wird beim Aufstieg zähflüssiger. Bei Ausbrüchen wird das Material kilometerhoch geschleudert und fällt als Bomben, Lapilli oder Asche zurück.

Schichtvulkane haben eine steile, kegelförmige Form und sind für ihre gefährlichen Ausbrüche bekannt – nicht umsonst werden sie als "Killervulkane" bezeichnet. Sie entstehen durch abwechselnde Schichten von Lava und Asche.

💡 Merke: Der Unterschied zwischen Schild- und Schichtvulkanen liegt hauptsächlich in der Konsistenz der Magma: dünnflüssig bei Schildvulkanen, dickflüssig und gasreich bei Schichtvulkanen.

Gebirgsbildung und Vulkanismus in Subduktionszonen

Bei der Gebirgsbildung unterscheiden wir drei Haupttypen. Der Andine Typ entsteht, wenn ozeanische Kruste unter einen aktiven Kontinentrand abtaucht. Das Gebirge wächst durch magmatischen Zuwachs und Krustenverdickung, wie bei den Anden in Südamerika.

Der Inselbogen-Typ bildet sich, wenn Lithosphäre subduziert wird und dabei Inselbögen durch aktiven Vulkanismus entstehen. Untermeerische Vulkane wachsen über die Meeresoberfläche hinaus. Die Marianen-Insel-Kette ist ein Beispiel dafür. Je nachdem, welche Art von Kruste aufeinandertrifft, entstehen Inselbögen auf ozeanischer oder kontinentaler Kruste.

Der Alpine Typ entsteht durch den Zusammenstoß zweier Kontinente, wie beim Himalaya. Dabei werden Gesteinsschichten übereinandergeschoben, was zu enormer Krustenverdickung $50-70 km$ führt. Die eigentliche Heraushebung des Gebirges geschieht durch einen Plattenabriss, wenn die subduzierte ozeanische Kruste abreißt.

In Subduktionszonen setzt die abtauchende Lithosphäre Wasser aus der ozeanischen Kruste frei. Dies senkt den Schmelzpunkt des Gesteins und führt zur Entstehung von Magma. Diese sammelt sich in Kammern und steigt durch Risse nach oben, was zu explosivem Vulkanismus führt.

🌋 Wusstest du? Fast 90% aller aktiven Vulkane der Erde befinden sich in Subduktionszonen, was ihre enorme Bedeutung für den globalen Vulkanismus zeigt!

Vulkanausbrüche

Vulkanausbrüche geschehen, wenn der Druck im aufsteigenden Magma größer wird als der Gegendruck des darüberliegenden Gesteins. Dies führt dazu, dass das Gestein weggesprengt wird und einen Weg für das Magma freimacht.

Bei einem Ausbruch reißen die austretenden Gase das glutflüssige Material aus dem Vulkanschlot mit sich. Je nach Viskosität der Magma und Gasgehalt können Ausbrüche explosiv oder eher ruhig verlaufen.

Die Kraft, mit der Vulkanausbrüche stattfinden, hängt stark vom Gasgehalt der Magma ab. Gasreichere Magma führt zu explosiveren Ausbrüchen, während gasärmere Magma eher zu ruhigen Lavaströmen führt.

⚠️ Achtung: Die gefährlichsten Vulkanausbrüche entstehen oft nach längeren Ruhepausen, wenn sich über Jahre oder Jahrzehnte Druck anstauen konnte!