Plattentektonik Die folgende Unterrichtseinheit ist eine Repetition und

Plattentektonik ► Die folgende Unterrichtseinheit ist eine Repetition und Vertiefung des Themas Sinn und Zweck dieser Unterrichtseinheit: • Die Theorie der Plattentektonik ist ein Meilenstein in der Geschichte der Erdwissenschaften, da sich mit ihr alle wichtigen geologischen Phänomene erklären lassen. • Zu diesen wichtigen geologischen Phänomenen gehören die Bildung von Gebirgen, Vulkanismus, Erdbeben, Tsunamis… • Erst mit der Theorie der Plattentektonik konnten die Entstehung sowie der geologische Aufbau der Alpen zufriedenstellend erklärt werden. ► Deshalb sollst du am Schluss die wichtigsten Mechanismen der Plattentektonik erklären können und über den Aufbau des Erdinneren bescheid wissen. ► Auftrag: Studiere selbständig die folgende Powerpoint-Präsentation. Mache jeweils stichwortartig Notizen, wo du es für sinnvoll erachtest und beantworte ebenso die gestellten Fragen. Nimm dazu auch das Buch „Compendio – Lerntext Geologie“ zur Hilfe.

1. Zur Geschichte der Theorie der Plattentektonik Der deutsche Meteorologe Alfred Wegener setzte 1915 mit seiner Theorie der Kontinentalverschiebung einen wichtigen Meilenstein in der Theorie der Plattentektonik. Die wichtigsten Hinweise zu Wegeners Theorie der Plattentektonik: • Zusammenpassende Küstenlinie beidseits des Atlantik (man beachte vor allem die Ostküste Südamerikas und die Westküste Afrikas) • Identische geologische Strukturen auf heute verschiedenen Kontinenten (In Nordeuropa und Kanada bzw. in Westafrika und Brasilien finden sich heute gleichaltrige Kristalline Rumpfgebirge) • Übereinstimmung von Flora und Fauna auf heute verschiedenen Kontinenten (die Fossilien des Reptils Mesosaurus wurden sowohl in Südwestafrika als auch in Brasilien entdeckt) • Neue Messungen der geografischen Breite an Orten in Grönland und Frankreich ergeben geringe N-SVerschiebungen (Wegener konnte diese belegen)

Aufgrund dieser Indizien postulierte Alfred Wegener schliesslich die Existenz eines Grosskontinents Pangäa, der erst in den Nordkontinent Laurasia sowie den Südkontinent Gondwana zerbrach. Diese schliesslich zerbrachen in die Kontinente, die wir heute kennen. Die Kontinentalverschiebungstheorie verursachte grosses Aufsehen in der geologischen Fachwelt. Da Wegener aber keine befriedigende Erklärung für die Antriebskräfte der Bewegung der Kontinente liefern konnte, wurde seine Theorie bald von den meisten Fachkräften wieder verworfen. Erst durch die Entdeckung der Mantelkonvektion 1928 und Bohrungen in Ozeanböden zu Beginn der 1960 er Jahre wurde die Theorie der Plattentektonik anerkannt.

2. Mosaik tektonischer Platten Die fundamentale Erkenntnis der Plattentektonik ist die Bewegungsfähigkeit der Lithosphäre. Unsere Kontinente können sich sowohl horizontal als auch vertikal bewegen. Dies Geschieht allerdings recht langsam. Wird in geologischen Zeitmassstäben gerechnet (Jahrmillionen), so können sich diese Bewegungen durchaus zu Kilometern summieren. Voraussetzung für die Bewegungsfähigkeit der Platten ist, dass die Lithosphäre keine zusammenhängende Schale um das Erdinnere bildet, sondern dass sie sich aus einzelnen Teilen, so genannten Tektonischen Platten zusammensetzt. _______________________________ Merke: Die Begriffe „Erdkruste und „Lithosphärenplatte“ sind keine Synonyme. Die Erdkruste ist ein Teil der Lithosphärenplatte.

Aufgabe: Erstelle zur Karte auf dem Beiblatt eine Legende der 13 wichtigsten Lithosphärenplatten. Markiere die Bewegung der Platten mit Pfeilen und ergänze die Karte zudem mit 3 -4 exemplarischen Werten für die Bewegung der Lithosphärenplatten. (Untenstehende Karte dient als Vorlage)

Und ein paar Verständnisfragen zwischendurch: 1. Wie lautet die zentrale Behauptung Wegeners Kontinentalverschiebungstheorie? 2. Welche Beweise und Indizien führte Wegener für seine Kontinentalverschiebungstheorie an? 3. Die Wissenschaft anerkennt heute die Existenz von Konvektionsströmungen im Erdmantel als Ursache der horizontalen Bewegungen der Lithosphärenplatten. Warum gibt es überhaupt solche Strömungen im Erdmantel? Mache dazu folgendes Gedankenexperiment (und führe es bei Gelegenheit zu Hause selber aus ; -)): Versuche, diese Fragen zuerst schriftlich zu beantworten, ohne im Geologie-Buch oder in dieser Präsentation nachzuschlagen. Die Lösungen zur Kontrolle findest du im Geologie-Buch: Aufgaben 93 / 25

3. Arten von Plattengrenzen • Divergente Plattengrenzen bilden sich bei aufsteigenden Konvektionsströmungen. Die Platten werden auseinander bewegt, daher auch der Name Spreading-Zone oder Spreizungszone. • Konvergente Plattengrenzen sind Zonen, wo sich zwei Lithosphärenplatten aufeinander zu bewegen. Hier wird das Plattenmaterial „recycelt“, indem die schwerere ozeanische Lithosphäre wieder im Erdmantel verschwindet. • Bei der Transformstörung wird weder Plattenmaterial neu gebildet noch vernichtet. Die Platten bewegen sich aneinander vorbei

3. 1 Divergente Plattengrenzen Separation einer kontinentalen Platte: Die Platte wird aufgewölbt und auseinander gerissen. Eine spröde kontinentale Platte lässt sich aber nicht einfach auseinander ziehen. Sie zerfällt viel mehr in einzelne Teile, die im Zentrum der Divergenz einsinken und so einen Grabenbruch bilden. Durch die Dehnung der Platte entstehen Risse und Spalten, durch die glutflüssiges Magma in die Kruste oder gar bis an die Oberfläche aufsteigen kann, was zu Vulkanismus führt. Die untenstehende Grafik zeigt ein Beispiel unweit der Schweizer Grenze: Der erloschene Vulkankegel des Kaiserstuhls zeugt vom Durchbruch des Magmas bis an die Erdoberfläche

Das weltweit grösste System von aktiven Graben. Brüchen durchzieht ganz Ostafrika, da der östliche Teil Afrikas immer weiter gegen Osten driftet: der ostafrikanische Graben oder „Great Rift Valley“ Im Nordosten des ostafrikanischen Grabens, im Roten Meer, ist dieser Prozess der Divergenz bereits weiter fortgeschritten. Die ursprünglich zusammenhängenden kontinentalen Krustenteile Afrikas und Arabiens wurden so weit auseinander gezogen, dass die Nahtstelle unter Meeresniveau gesunken ist – Meerwasser drang ein, das Rote Meer bildete sich. An der Nahtstelle zwischen den beiden Platten wird Verlauf des Ostafrikanischen Grabenbruchs ständig neue ozeanische Lithosphäre gebildet und damit das Rote Meer verbreitert. Diesen Vorgang nennt man „Sea Floor Spreading“ Der Kilimandscharo, der berühmteste Vulkan dieses Bruchsystems

Exkurs Totes Meer: Der Ostafrikanische Grabenbruch setzt sich gegen Norden hin im Jordangraben fort. Am tiefsten Punkt des Jordangrabens befindet sich das Tote Meer und bildet einen abflusslosen und rund 600 km 2 großen Salzsee. Seine Wasseroberfläche wird häufig mit Werten um 396 m unter dem Meeresspiegel angegeben; tatsächlich liegt der Wasserspiegel bei einer fortschreitenden Austrocknung (als Folge der Entnahme grosser Wassermengen durch Israel, Jordanien und Syrien aus dem Einzugsgebiet des Jordan) bereits seit einigen Jahren unter − 400 m. Neueste Angaben (2007) nennen bereits − 420 m als Seespiegelhöhe. Das Ufer des Sees bildet damit den am tiefsten gelegenen nicht von Wasser bedeckten Bereich der Erde. Aufgrund der Seespiegelabsenkung ist der See heute zweigeteilt. Der Südteil besteht heute aus Verdunstungsbecken, welche zur Gewinnung diverser Salze benützt werden.

Separation einer ozeanischen Platte: Bei fortschreitender Divergenz wächst das Meer im Laufe der Jahrmillionen zu einem Ozean an. Zwischen den zwei kontinentalen Pattenteilen liegen nun hunderte oder tausende von Kilometern. Aus einem Kontinent sind damit deren zwei geworden. Die Grenze zwischen den zwei Platten liegt ziemlich genau in der Mitte des Ozeans und ragt als mittelozeanischer Rücken (MOR) aus der Tiefsee auf. In diesem Stadium befindet sich zum Beispiel der Atlantische Ozean. → Die mittelozeanischen Rücken kannst du auf Atlaskarten verfolgen: siehe dazu S. 166

Mittelozeanischer Rücken am Beispiel des Atlantiks: Mittelozeanische Rücken durchziehen die Ozeane als gewaltige untermeerische Gebirge. Bei anhaltenden starken Vulkaneruptionen an mittelozeanischen Rücken können sich Vulkane bilden, die sogar über den Meeresspiegel ragen. Island wurde durch mehrere solcher Vulkane gebildet. Auf Island kann man die Nahtstelle zwischen Nordamerikanischer und Eurasischer Platte sehen.

Mittelozeanischer Rücken – Island: man beachte die zweigeteilten Vulkankegel entlang der Plattengrenze. Die Separationsgeschwindigkeit beträgt etwa 2 -4 cm/J.

Mittelozeanischer Rücken – Island: am besten beobachten lässt sich der Mittelatlantische Rücken am Thingvellir. Hier kann man sozusagen auf oder in der Plattengrenze wandern, da sich durch das Auseinanderdriften der nordamerikanischen und der eurasischen Platte an der Erdoberfläche mehrere parallele Risssysteme bildeten.

Mittelozeanischer Rücken – Island: Das Gebiet des Vatnajökulls wurde 1992 von einem äusserst spektakulären Ereignis heimgesucht. Der Grimsvötn liegt unter dem Eis des grössten Gletschers Islands. Durch die Aktivität des Vulkans bilden sich unter dem Eis Seen. Wenn der Vulkan ausbricht kann sich folgendes ergeben: Aus Wikipedia: Der Ausbruch des Grímsvötn 1996 hatte sich schon Tage zuvor durch Erdbebenserien und eine Rauch- und Aschewolke bemerkbar gemacht. Das Wasser in den Seen begann durch die Eisschmelze zu steigen und durchbrach schließlich die davor liegende Eisbarriere. Es kam zu einem Gletscherlauf des Flusses Skeiðará, wobei am Kulminationspunkt der Flut 45000 m³ pro Sekunde zu Tal stürzten und die Sander vor dem Skaftafell-Nationalpark überfluteten. Die Ringstraße (Hringvegur) war schon Tage zuvor gesperrt worden. Sie wurde durch die Fluten und die mitgerissenen Eisberge - von denen manche bis zu 10 m hoch waren und etliche Tonnen wogen - stellenweise schwer beschädigt, eine Brücke ganz zerstört. Vergleiche die genannte Abflussmenge mit jener des Amazonas: http: //de. wikipedia. org/wiki/Amazonas (Anmerkung der Red. ; -) Der nächst Wasserreiche Fluss ist der Kongo in Zentralafrika. Dieser führt etwa ein Viertel der Wassermenge des Amazonas. )

Gletscherlauf des Flusses Skeiðará Link zu einer isländischen Seite mit einem Kurzfilm über den gewaltigen Gletscherlauf von 1996 Satellitenaufnahme: Asche des Grímsvötnausbruchs von 2004 auf dem Vatnajökul

3. 2 Konvergente Plattengrenzen Gäbe es nur divergente Plattengrenzen, müsste die Oberfläche der Erde immer grösser werden. Da dem nicht so ist, muss es auch Zonen geben, wo Lithosphärenmaterial vernichtet wird. Diese Zonen, wo Konvektionsströme gegen das Erdinnere gerichtet sind, nennt man konvergente Plattengrenzen oder auch destruktive Plattenränder. Je nach dem ob zwei ozeanische oder kontinentale Lithosphärenplatten beteiligt sind, kommt es dabei zu unterschiedliche Auswirkungen auf die Erdoberfläche: • Kollidieren zwei ozeanische Lithosphärenplatten, so wird eine der beiden in den Mantel subduziert. Wo die Platte abtaucht, bildet sich ein Tiefseegraben, der etwa parallel zur Plattengrenze verläuft. Am besten lässt sich dieses Phänomen im westlichen Pazifik beobachten (vgl. Atlas S. 166): Die pazifische Platte wird subduziert, die eurasische wird gestaucht. Dabei bildeten sich Inselbögen mit hunderten von Vulkanen (Japan, Philippinen etc. )

• Kollidieren eine ozeanische und eine kontinentale Lithosphärenplatte, ist es immer die ozeanische Platte, die abtaucht, da sie spezifisch schwerer und weniger starr ist. Auch hier bildet sich ein Tiefseegraben. Durch den Druck auf die kontinentale Platte wird diese gestaucht, was zur Ausbildung von Gesteinsfalten führt. Ein exemplarischer Fall ist die Westküste Südamerikas. Hier gleitet die Nazca-Platte unter die Südamerikanische Platte: Das Abtauchen der ozeanischen Platte geschieht nicht kontinuierlich und reibungslos, sondern Schubweise. Deshalb kommt es an beiden beschriebenen Subduktionszonen häufig zu Erdbeben. Vulkanausbrüche entstehen, weil abgetauchtes und aufgeschmolzenes Material durch Risse nach oben drängt.

Destruktive Plattengrenze: Kollision von ozeanischer und Kontinentaler Lithosphäre Aufnahme aus dem All: Westküste Südamerikas mit Blick Richtung Süd

Destruktive Plattengrenze: Kollision von ozeanischer und Kontinentaler Lithosphäre → Aufnahme aus dem All: Westküste Südamerikas mit Blick Richtung Süd (und schematisch aufskizzierter Querschnitt) Kontin entale Platte e Oz he c s ni a e tt a l P

3. 3 Kollision zweier Kontinente Durch die Subduktion ozeanischer Platten wird die breite eines Ozeans ständig verkleinert. Irgendwann ist die Situation erreicht. , wo die gesamte ozeanische Platte zwischen zwei Kontinenten verschluckt ist und somit zwei kontinentale Platten direkt miteinander kollidieren. Eine Subduktion kann hier nicht stattfinden, da die vergleichsweise mächtigen kontinentalen Platten aufgrund ihrer geringen Dichte nicht in den Mantel abtauchen können. In dieser Situation kommt es zu komplizierten Verzahnungen der beiden Platten, wobei mächtige Gesteinspakete der einen Platte auf die andere überschoben werden – ein Deckengebirge entsteht wie die Alpen (Bild unten: Piz Bernina und Morteratschgletscher) oder Himalaya eines sind, entsteht.

Der Himalaya, das grösste Gebirge der Welt (im Bild Rechts, der Mt. Everest) Das Himalayagebirge: Knautschzone der Kollision zweier Kontinente

3. 4 Transformstörungen Neben divergenten und konvergenten Plattengrenzen gibt es auch solche, an denen sich Platten mehr oder weniger Parallel aneinander vorbeibewegen, so genannte Transformstörungen. Hier wird weder neues Krustenmaterial gebildet noch werden Platten zerstört, die bisherigen Platten bleiben erhalten. Da die Bewegungen entlang von Transformstörungen ebenfalls ruckartig erfolgen, sind Erdbeben häufig. Das berühmteste Beispiel einer Transformstörung findet sich in Kalifornien. An der San Andreas-Verwerfung wird die pazifische Platte pro Jahr etwa um 1 cm nach Norden verschoben. Die Verschiebungsrichtung lässt sich aus der Luft anhand der Krümmung von Tälern und Flussläufen senkrecht zur Verschiebungszone erkennen!

Transformstörungen senkrecht zu mittelozeanischen: Da die Geschwindigkeit, mit welcher Lithosphärenplatten an mittelozeanischen Rücken auseinanderdriften, bilden sich senkrecht zu diesen viele kleine Transformstörungen, welche diese Geschwindigkeitsunterschiede ausgleichen.

4. Ein grosser Kreislauf Betrachtet man die Bewegung der Lithosphärenplatten über sehr lange Zeiträume, so wird deutlich, das sich die ozeanischen Platten der Erde in einem grossen Kreislauf befinden. Das ozeanische Lithosphärenmaterial, das an einem MOR neu gebildet wird, wandert langsam vom MOR weg und wird nach langer Zeit an einer Subduktionszone wieder in den Mantel zurückversenkt. Die ozeanische Lithosphäre ist also relativ kurzlebig im Vergleich zur kontinentalen Lithosphäre. Dies ist der Grund dafür, dass man noch nirgends ozeanischen Kruste gefunden hat, die älter ist als 200 Millionen Jahre, während die ältesten bekannten Gesteine von Kontinentalen Platten etwa 4 Milliarden Jahre alt sind. Weisst du noch, wie dieser Kreislauf des Werdens und Vergehens von Ozeanen genannt wird? Tipp: Denke an die Geografie des 2. Gymis! (Die Lösung erscheint mit dem nächsten Klick) ► Lösung: Wilson-Zyklus

Und zur Verarbeitung des Gelernten noch einmal ein paar Aufgaben: 4. Zeige die mögliche Zukunft des Rheingrabens nördlich von Basel auf, unter der Voraussetzung, dass die heute aktiven Konvektionsströmungen ihre Lage und Richtung beibehalten. 5. Die Philippinen, eine Inselgruppe in Südostasien, sind tektonisch gesehen ein Inselbogen. Wie sind sie entstanden? 6. Aus der Tiefsee wird 1100 km östlich eines MOR eine Gesteinsprobe entnommen. Mittels radiometrischer Datierung (Altersbestimmung mithilfe des Zerfalls radioaktiver Elemente) wird bestimmt, dass die Gesteinsprobe vor 50 Mio. Jahren aus glutflüssigem Magma erstarrte. Berechne die mittlere jährliche Verschiebung der ozeanischen Platte gegen Osten! Versuche, diese Fragen ebenfalls zuerst schriftlich zu beantworten, ohne im Geologie-Buch nachzuschlagen. Die Lösungen zur Kontrolle findest du im Geologie-Buch: Aufgaben 71/3/94

THE END