Die Theorie der Kontinentaldrift
Schau auf einen Globus: Die Ostküste Südamerikas und die Westküste Afrikas sehen aus wie zwei Puzzleteile. Der niederländische Kartograf Abraham Ortelius bemerkte das 1596 als Erster.
Im Jahr 1912 sagte Alfred Wegener, ein deutscher Meteorologe:
- Vor etwa 200 Millionen Jahren waren alle Kontinente in einem Superkontinent vereint, Pangaea („ganze Erde“).
- Er war von einem riesigen Ozean umgeben, Panthalassa („ganzes Wasser“).
- Pangaea teilte sich zuerst in einen nördlichen Teil, Laurasia, und einen südlichen Teil, Gondwana, die später in die heutigen Kontinente zerbrachen.
Kräfte, die Wegener vorschlug
(1) Polfluchtkraft durch die Drehung der Erde und (2) Gezeitenkraft von Sonne und Mond. Andere Forscher fanden sie viel zu schwach, um Kontinente zu bewegen, deshalb wurde die Theorie lange nicht akzeptiert.
Beweise für die Drift
- Passende Küstenlinien (Puzzle-Passung): 1964 passte Bullard die Ränder mit einem Computer bei etwa 1.000 m Tiefe aneinander an; die Passung ist sehr genau.
- Gesteine gleichen Alters: Sehr alte Gesteinsgürtel (etwa 2 Milliarden Jahre alt) an der Küste Brasiliens passen zu denen in Westafrika.
- Tillit: Gestein, das aus Gletscherablagerungen entstanden ist. Ähnlicher Tillit in Indien (Gondwana-Schichten) passt zu dem in Afrika, Madagaskar, der Antarktis, Australien und Südamerika. Das zeigt, dass diese Gebiete einmal in einer kalten Region zusammenlagen.
- Seifenlagerstätten: Die goldreichen Sande an der Küste Ghanas haben in der Nähe kein Muttergestein; die goldhaltigen Adern liegen in Brasilien. Beide Gebiete waren also verbunden.
- Fossilien: Fossilien des kleinen Süßwasserreptils Mesosaurus findet man nur im südlichen Afrika und in Brasilien. Es konnte nicht über einen Ozean schwimmen. Auch lemurenähnliche Fossilien in Indien, Madagaskar und Afrika deuten auf zusammenhängendes Land hin.
Der Meeresboden
Nach dem Zweiten Weltkrieg kartierten Schiffe den Meeresboden mit Echolot (Schall wird nach unten gesendet und die Zeit bis zum Echo gemessen). Der Meeresboden hat diese Teile:
| Teil | Was es ist |
|---|---|
| Kontinentalrand (Schelf + Hang) | Der flache Rand des Kontinents unter Wasser und der Hang hinab zum tiefen Ozean |
| Tiefseeebene | Weite, sehr flache Tiefebenen, 3–6 km tief, bedeckt mit feinem Sediment |
| Mittelozeanischer Rücken | Eine Gebirgskette quer durch die Ozeane mit einem Graben auf dem Kamm; sehr aktive Vulkane |
| Tiefseegraben | Lange, schmale, sehr tiefe Täler nahe mancher Kontinentränder; viele Erdbeben |
Erdbeben und Vulkane liegen in schmalen Gürteln entlang von Rücken, Gräben und jungen Faltengebirgen, zum Beispiel dem Pazifischen Feuerring.
Überraschungen vom Meeresboden
- Das Gestein am Rücken ist am jüngsten; es wird nach beiden Seiten immer älter, wie in einem Spiegelbild.
- Die Sedimentschicht ist dünn; das älteste Ozeangestein ist nur etwa 200 Millionen Jahre alt, viel jünger als das älteste Gestein der Kontinente (etwa 3,2 Milliarden Jahre).
- Gesteinsstreifen halten fest, wie sich das Magnetfeld der Erde umgepolt hat, und die Streifen sind auf beiden Seiten eines Rückens gleich.
Ozeanbodenspreizung
Im Jahr 1961 erklärte Harry Hess diese Funde mit der Idee der Ozeanbodenspreizung:
- Heißes Magma steigt entlang des mittelozeanischen Rückens auf und kühlt zu neuer Ozeankruste ab.
- Die neue Kruste schiebt die ältere Kruste auf beiden Seiten weg.
- Weit entfernt, an den Gräben, biegt sich die alte Kruste und sinkt zurück in den Erdmantel (Subduktion).
- Die Erde wird also nicht größer: Was an den Rücken entsteht, wird an den Gräben zerstört.
Konvektionsströme im Mantel, die Arthur Holmes in den 1930er-Jahren als Erster vorschlug, sind der Motor: Heißes Material steigt auf, breitet sich aus und sinkt ab, wie Suppe im Topf.
Probiere es zu Hause aus: Erhitze Wasser mit ein paar Teeblättern in einem durchsichtigen Topf. Beobachte, wie die Blätter in der Mitte aufsteigen, sich zur Seite verteilen und am Rand absinken. Das ist ein Konvektionsstrom.
Plattentektonik und Plattengrenzen
1967 fassten McKenzie, Parker und Morgan diese Ideen in der Theorie der Plattentektonik zusammen. Eine tektonische Platte ist ein riesiges, starres Stück Lithosphäre (Kruste + oberer Mantel), das sich als Ganzes auf der weichen Asthenosphäre bewegt. Platten können Kontinente, Meeresboden oder beides tragen.
Es gibt 7 große Platten: die Antarktische, Nordamerikanische, Südamerikanische, Pazifische, Indisch-Australisch-Neuseeländische, Afrikanische und Eurasische Platte. Kleinere Platten sind zum Beispiel Cocos, Nazca, Arabische, Philippinische, Karolinen und Fidschi.
| Grenze | Platten | Ergebnis | Beispiel |
|---|---|---|---|
| Divergent (aufbauend) | Bewegen sich auseinander | Neue Kruste entsteht; Rücken und Grabenbrüche | Mittelatlantischer Rücken |
| Konvergent (zerstörend) | Bewegen sich aufeinander zu | Eine Platte sinkt ab (Subduktion) und bildet Gräben und Vulkane, oder zwei Kontinente werden zu Faltengebirgen zusammengeschoben | Himalaya; Gräben im Pazifik |
| Transform (erhaltend) | Gleiten aneinander vorbei | Keine Kruste entsteht oder wird zerstört; starke Erdbeben | Verwerfungen quer zu den Rücken |
Die Platten bewegen sich unterschiedlich schnell: der Arktische Rücken etwa 2,5 cm pro Jahr (langsam); der Ostpazifische Rücken über 15 cm pro Jahr (schnell).
Die Bewegung der Indischen Platte
Zur Indischen Platte gehören die indische Halbinsel und Australien. Ihr Nordrand ist die konvergente Grenze entlang des Himalaya; ihr Ostrand verläuft durch die Rakinyoma-Berge in Myanmar in Richtung Java-Graben; im Westen trifft sie an den Kirthar-Bergen auf die Nachbarplatte; und im Süden wird sie von Spreizungsrücken im Indischen Ozean begrenzt.
| Vor (ungefähr) | Was geschah |
|---|---|
| 225–200 Millionen Jahren | Indien war eine große Insel nahe Australien, Teil von Gondwana, mit dem Tethys-Meer im Norden |
| ~200 Millionen Jahren | Indien löste sich und begann nach Norden zu wandern |
| 60–65 Millionen Jahren | Riesige Lavaströme bildeten die Dekkan-Trapps, als Indien über einen Hotspot zog |
| 40–50 Millionen Jahren | Indien stieß mit Asien zusammen; die Tethys schloss sich und der Himalaya begann sich zu heben |
| Heute | Die Platte bewegt sich weiter nach Norden (etwa 5 cm/Jahr); der Himalaya wächst weiter |
Deshalb sind Erdbeben entlang des Himalaya häufig.
Wichtige Formeln und Definitionen
- Kontinentaldrift: Wegener, 1912; Pangaea (Land) + Panthalassa (Ozean); Laurasia (Norden) + Gondwana (Süden)
- Beweise: Puzzle-Passung, gleich alte Gesteine, Tillit, Seifengold, Fossilien (Mesosaurus)
- Meeresboden: Kontinentalrand → Tiefseeebene → mittelozeanischer Rücken; Gräben nahe mancher Ränder
- Ozeanbodenspreizung: Hess, 1961; neue Kruste an Rücken, zerstört an Gräben (Subduktion)
- Plattentektonik: 1967; Platten = starre Lithosphäre, die sich auf der Asthenosphäre bewegt
- Divergent = auseinander (aufbauend); Konvergent = aufeinander zu (zerstörend); Transform = aneinander vorbei (erhaltend)
- 7 große Platten; Indische Platte bewegt sich nach Norden ≈ 5 cm/Jahr; Zusammenstoß mit Asien vor ≈ 40–50 Millionen Jahren
Gelöste Beispiele
1. Warum ist Mesosaurus ein starker Beweis für die Kontinentaldrift?
Er war ein kleines Süßwasserreptil, das keinen Ozean überqueren konnte, und doch findet man seine Fossilien nur im südlichen Afrika und in Brasilien. Diese Länder müssen also einmal verbunden gewesen sein.
2. Gestein am Rücken ist 0 Jahre alt; 500 km entfernt ist es 10 Millionen Jahre alt. Berechne die Spreizungsgeschwindigkeit auf einer Seite in cm/Jahr.
500 km = 50,000,000 cm. Geschwindigkeit = 50,000,000 ÷ 10,000,000 = 5 cm pro Jahr.
3. Warum wurde Wegeners Theorie zuerst abgelehnt?
Seine Kräfte (Polflucht und Gezeiten) waren viel zu schwach, um Kontinente zu bewegen, also konnte er nicht erklären, wie die Drift funktioniert.
4. Ordne jede Grenze zu: (a) Mittelatlantischer Rücken, (b) Himalaya, (c) eine Verwerfung, an der zwei Platten seitlich aneinander vorbeigleiten.
(a) Divergent, (b) konvergent (Kontinent–Kontinent), (c) Transform.
5. Wie erklärt die Ozeanbodenspreizung, warum Ozeangestein jung ist?
Meeresboden entsteht ständig an den Rücken und wird an den Gräben zerstört, deshalb bleibt kein Meeresboden sehr lange erhalten; der älteste ist nur etwa 200 Millionen Jahre alt.
6. Die Indische Platte bewegt sich 5 cm im Jahr. Wie weit bewegt sie sich in 1 Million Jahren (in km)?
5 cm × 1,000,000 = 5,000,000 cm = 50 km.
Häufige Fehler
- Zu sagen, dass sich nur die Kontinente bewegen. Ganze Platten bewegen sich, auch der Meeresboden rund um die Kontinente.
- Zu denken, dass die Erde wächst, weil an den Rücken neue Kruste entsteht. Alte Kruste wird an den Gräben zerstört, die Größe bleibt gleich.
- Die Grenzen zu verwechseln: divergent = auseinander, konvergent = aufeinander zu, Transform = aneinander vorbei.
- Zu glauben, Wegener habe seine Kräfte bewiesen. Seine Idee der Drift war richtig, aber seine Kräfte waren falsch; erst Konvektion und Spreizung erklärten die Bewegung später.