Geophysik 156
Allgemeine Geophysik
(9) Plattentektonik
Geophysik 157
Plattentektonik – Plattengrenzen
Eurasische
Platte
Nordamerikanische
Platte
Eurasische
Platte
Afrikanische
Platte
Pazifische
Platte
Südamerikanische
Platte
IndischAustralische
Platte
Antarktische
Platte
Die fünfzehn wichtigsten Lithosphärenplatten und ihre Grenzen, nach P & S, 1994.
Geophysik 158
Plattentektonik – Moho & Co
Lithosphäre
(starr)
Asthenosphäre
(plastisch)
Schematische
Darstellung der
Konvektionsbewegung im
Erdmantel.
Quelle: P & S,
1994 (alle).
Kontinentale
Kruste
Ozeanische
Kruste
Mantel
Oberer Mantel
Kern
Die Lithosphäre, eine starre feste Schicht,
die aus der Kruste und den äußeren
Bereichen des Mantels besteht, schwimmt
auf dem plastischen, teilweise geschmolzenen Bereich des Mantels, den
man als Asthenosphäre bezeichnet.
An mittelozeanischen Rücken entsteht
laufend neue ozeanische Kruste in Form von
Sheeted Dikes und Kissenlava. Das abkühlende Dach der Magmakammer erstarrt
als Gabbro. Die Mohorovičič-Diskontinuität
(kurz Moho) trennt Kruste und Mantel.
Ozean
Mittelozeanischer Rücken
Sedimente
Ozeanische
Kruste
Gabbro
Hypsographische
Kurve
der Erdoberfläche
Moho
Magmakammer
Peridotit
Kumulative Verteilung der Flächenanteile
bestimmter
Mantel
Höhenstufen (bezogen auf den Meeresspiegel).
Geophysik 159
Mittelozeanische Rücken
Quelle: NOAA
Die mittelozeanischen Rücken bilden ein etwa 60000km langes, weltumspannendes Gebirge
Geophysik 160
Mittelozeanische Rücken
In Island (Thingvellir) erhebt sich der mittelatlantische Rücken über den Meeresspiegel. Links
der Zentralspalte („Rift“) ist die eurasische, rechts die nordamerikanische Platte (Bild UF) .
Geophysik 161
Black Smoker & Co
„Schwarze Raucher“ – Schwefel
und Schwermetallen werden aus
auf bis zu 400°C aufgeheiztem
Meerwasser ausgefällt.
Bis zu 3m lange Röhrenwürmer
sind Teil der Lebensgemeinschaft,
die auf der Chemosynthese von
Schwefelbakterien beruht.
In Form von Kissenlava wird an
mittelozeanischen Rücken ständig
neue basaltische Ozeankruste
gebildet.
Geophysik 162
Paläomagnetismus
Geographischer
Nordpol
Mittelozeanischer Rücken
Magnetischer
Nordpol
Gilbert
(invers)
Gauss
(normal)
Schematische Darstellung
des Verlaufs der Feldlinien
des Erdmagnetfeldes
(Dipol). Die Achse ist um
etwa 11° gegen die
Rotationsachse geneigt.
Es gilt:
tan I  2 tanm
I = Inklination
m= magnetische Breite
Matuyama
(invers)
Brunhes
(normal)
Nach P & S, 1994
normal
invers
Thermoremanenz: Erstarrendes Magma wird in Richtung des gerade herrschenden
Magnetfeldes magnetisiert, die Richtung wird bei der Abkühlung „eingefroren“.
Sedimentationsremanenz
Einregelung magnetischer
Mineralkörner.
Geophysik 163
Ozeanbodenalter
Das weltweite SeafloorSpreading wird durch
Isochronen erkennbar,
die Stellen des Meeresbodens mit gleichem
Alter verbinden. Die
farbigen Streifen entsprechen
den
geologischen Zeitaltern, in
denen der Meeresboden
gebildet wurde.
Ozeanische Kruste ist
zum überwiegenden Teil
wesentlich jünger als
kontinentale. Es gibt
praktisch keinen Ozeanboden, der älter als 200
Millionen Jahre ist.
Quelle: P & S, 1994
Geophysik 164
Subduktion 1
Divergierende Plattengrenze
Konvergierende Plattengrenze
Tiefseegraben
Mittelozean. Rücken
Lithosphäre
VulkanischMagmatische Zone
Gebirgsbildung
Tiefseegraben
Kontinentale
Kruste
Ozeanische
Kruste
Ozean–Kontinent Kollision.
Asthenosphäre
Erdbebenherde
Magma
Bildung
Divergierende und konvergierende Plattengrenzen. Nach P & S, 1994.
Tiefseegraben
Vulkan. Inselbogen
Ozean–Ozean Kollision
Geophysik 165
Inselbögen – Java
Die indonesischen Inseln Sumatra, Java, Bali, Lombok … sind ein Paradebeispiel für einen Inselbogen. Hier
reiht sich ein Vulkan an den nächsten, es rauchen Semeru (hinten) und Bromo (links). Quelle: D. Walton.
Geophysik 166
Inselbögen – Aleuten
Die Aleuten sind ein weiteres Paradebeispiel. Hier bricht gerade der Cleveland Vulkan aus, gesehen von der
Internationalen Weltraumstation (Quelle: J. N. Williams).
Geophysik 167
Inselbögen
Die Alaska-Halbinsel (links, Quelle: NASA) ist sozusagen die Fortsetzung des Aleuten-Bogens mit anderen
Mitteln. Auch Japan ist ein typisches Beispiel für einen Inselbogen (rechts, Quelle: ESA).
Geophysik 168
Gebirgsbildung
Die (hier schneebedeckten) Anden (links, Quelle:
NASA), sind ein Bilderbuch-Beispiel für Gebirgsbildung durch Ozean – Kontinent Kollision. Der
Himalaya verdankt seine Entstehung einer (noch
andauernden) Kontinent – Kontinent Kollision.
Geophysik 169
Subduktion 2
Kontinent – Kontinent Kollision. Bevor es zur Kollision der Kontinente kommt, wird i. A. ozeanische Kruste
subduziert, die zwischen den konvergierenden Kontinenten liegt. Am Anfang steht also eine Ozean – Kontinent
Kollision. Sedimente aus dem schrumpfenden Ozean werden in das Gebirge eingebaut, auch Teile der
ozeanischen Kruste können sich z. T. „an Land retten“ und bilden Ophiolithe. Es entsteht seine so genannte
Tektonische Melange. Sobald die Kontinente aufeinander treffen, kann nur noch Mantel- aber kein
Krustenmaterial mehr abtauchen. Nach P & S, 1994.
Geophysik 170
Transformstörungen
An Transformstörungen gleiten Platten bzw. Krustenblöcke aneinander vorbei, es bilden sich Verwerfungen
(„Faults“). Das bekannteste Beispiel ist die „San Andreas
Verwerfung“ in Kalifornien. Links der Bereich, der als
„Elkhorn Scarp“ bezeichnet wird (Elk  Elch). Besonders
deutlich sieht man den Versatz (oben) beim Verlauf des
Wallace Creek (aktuell ~100 m). Luftbilder: David Lynch
(nicht der von „Twin Peaks“).
Geophysik 171
Der Ozeanboden
Transformstörung
Achse des Ostpazifischen Rückens
Die Bereiche um die mittelozeanischen Rücken sind durch Transformstörungen geprägt.
Karte von Heezen & Tharp, 1997.
Geophysik 172
Entstehung eines Ozeans
Grabenbruch
Ozeanische Kruste
Kontinentalschelf
Kontinentalhang
Kontinentale Kruste
Plattengrenze
Mittelozeanischer
Rücken
Passiver Kontinentalrand
Kontinentalfuß
Passiver Kontinentalrand
Bildung eines Grabenbruchs (=Rift) und Entstehung eines neuen Ozeans mit
passiven Kontinentalrändern (z.B. „junger“ Atlantik). P & S, 1994.
Geophysik 173
Entstehung eines Ozeans
Im Afar Dreieck reißt die Erdkruste auf (links: T. Wright, rechts: E. Baker). Die Region liegt schon unter dem
Meeresspiegel (Danakil-Senke) und wird überflutet werden, sobald es eine Verbindung zum Roten Meer gibt.
Geophysik 174
Plattentektonik – Erdgeschichte
Wandernde Kontinente, Bildung und Zerfall von Pangaea.
Geophysik 175
Plattentektonik – Erdgeschichte
Das „Auftauchen“ des Réunion-Hotspot war maßgeblich beteiligt an der schnellen Bewegung von
Indien im Tertiär (Bildquelle: Müller, Nature 2011).
Geophysik 176
Plattentektonik – Alternative
Es hätte auch anders kommen können … (Bildquelle: C. Heiner & S. Brune).
Geophysik 177
Hot Spots und Manteldiapire
Aktiver
Vulkan
Guyot
Hot Spot – Aufsteigendes Magma
Hot Spots und vulkanische Inselketten
Bewegungsrichtung der
Lithosphärenplatte
Geophysik 178
Inselketten
Die Hawaii Inseln sind
ein Bilderbuch- (Lehrbuch) Beispiel für eine
Inselkette, die durch
einen Hot Spot erzeugt
wird. Aktive Vulkane
gibt es derzeit nur auf
„Big Island“ und Maui
bzw. auf Loihi, das sich
allerdings noch unter
dem Meeresspiegel befindet.
Kauai ist schon stark
erodiert, hier findet man
den „Grand Canyon“
des Pazifik. Jenseits von
Midway gibt es nur
noch „Seamounts“.
Bildquelle: T&T, 1999.
Geophysik 179
Hot Spots im Pazifik
Emperor Seamounts
Hawaii Inseln
Hawaii Hot Spot
Galapagos
Tuamoto Archipel
Pitcairn
Osterinsel
Cook Inseln
Quelle: SdW
Hot Spots im Pazifik und vulkanische Inselketten, die durch Gleiten der Platten über den mehr
oder weniger stationären Hot Spot gebildet werden (Paradebeispiel = Hawaii).
Geophysik 180
Vom Vulkan zum Atoll
Entsteht eine Hot Spot Insel in geeigneter klimatischer Region, so kommt es zur Bildung von
Saumriffen, im Zuge des Absinken der Insel wird daraus ein Barriere-Riff und schließlich ein
Atoll, das die zentrale Lagune umgibt. Abb.: P & S, 1994.
Geophysik 181
Hot Spots und ihre Spuren
Quelle: NASA
Vulkaninseln – Galapagos (links oben)
Versinkende Vulkane mit Saumriffen und
Atollen – Tahiti und Bora Bora, Franz.
Polynesien (links unten)
Atolle mit vollständig versunkenen Vulkanen –
Malediven (rechts oben).
Geophysik 182
Plateaubasalte
Hawaii – ein Bilderbuch „Hot Spot“,
derzeit unter Hawaii – „Big Island“,
gleichzeitig Arbeit an einer neuen Insel
– Loihi (derzeit –969 m, Stand 2010).
Quelle: SdW
Walvis Hot Spot – Aktive Beteiligung
an der Bildung des Südatlantiks, heute
unter Tristan da Cunha, Spuren: Rio
Grande Schwelle im Westen, Walvis
Rücken im Osten.
Geophysik 183
Plateaubasalte
Quelle: SdW
Wenn der „Pilzkopf“ eines Manteldiapirs die Kruste erreicht bilden sich gewaltige Flutbasalte (zum Glück
nicht in historischer Zeit) und (schaffen unter anderem) Unordnung auf dem Ozeanboden.
Geophysik 184
Dekkan Flutbasalte
Dekkan Trapps, Indien.
Geophysik 185
Spalteneruptionen an Hot Spots
Spalteneruption, Piton de la Fournaise (La Réunion)
Spalteneruptionen in
Hawaii: Puuo (o.r.),
Kilauea (li. u. re.) als
(sehr bescheidene)
Beispiele für die
Entstehung von
Plateaubasalten in
der Vergangenheit
Geophysik 186
Hot Spots und Schildvulkane
Der Maun Loa auf Hawaii (oben im Hintergrund und
rechts unten in den Satellitenbildern, NASA) ist der
mächtigste Schildvulkan auf der Erde, genährt von
einem Hot Spot. Er, und der etwas höhere (aber weniger
„voluminöse“) Mauna Kea, von dem das obere Bild
aufgenommen wurde, erheben sich mehr als 9000m über
den Meeresboden.
Geophysik 187
Mächtige Schildvulkane
Quelle: NASA
Noch gewaltiger ist der Olympus Mons auf dem Mars – er
ist 22 km höher als seine Umgebung (NASA).
Geophysik 188
Hot Spot - Vulkanismus
Auch unter Island befindet sich ein
Hot Spot – und zwar genau am
mittelatlantischen Rücken. Wegen
der basaltischen Lava verlaufen
die Ausbrüche meist ruhig – so wie
die Spalteneruption von Eyjafjalla
im März 2010 (Reuters).
Im April 2010 kam es dann allerdings zu einem Ausbruch unter dem Gletscher Eyjafjallajökull – und die
Kombination Magma + Wasser ist sehr explosiv – das aufsteigende Magma wird ein kleinste Fetzen zerrissen –
es bildet sich die vulkanische Asche. (Bildquelle: Marco Fulle). Bei Vulkanausbrüchen kommt es auch zu
Ladungstrennung, und damit zu Gewitter-Entladungen.

(09) Plattentektonik