mini|hochkant=1.5|Weltkarte mit vereinfachter Darstellung der Lithosphärenplatten mini|hochkant=1.5|Die Kinematik der Platten. Die dargestellten Richtungen und Geschwindigkeiten der Drift wurden aus GPS-Rohdaten ermittelt.
Plattentektonik ist ursprünglich die Bezeichnung für eine Theorie der Geowissenschaften über die großräumigen tektonischen Vorgänge in der äußeren Erdhülle, der Lithosphäre (Erdkruste und oberster Erdmantel), die heute zu den grundlegenden Theorien über die endogene Dynamik der Erde gehört. Sie besagt, dass die äußere Erdhülle in Lithosphärenplatten (umgangssprachlich als Kontinentalplatten oder Erdplatten bezeichnet) gegliedert ist, die dem übrigen Oberen Erdmantel aufliegen und darauf umherwandern (→ Kontinentaldrift).
Vorrangig bezeichnet der Begriff Plattentektonik heute jedoch nicht mehr die Theorie, sondern das mittlerweile in weiten Teilen direkt oder indirekt nachgewiesene Phänomen als solches. In der Wissenschaft wird der Begriff teilweise auch auf das gesamte System bezogen, so wie wir es aus der heutigen Planetenentwicklungsphase kennen: von der Konvektion des Erdmantels (Mantelkonvektion) bis zu den an der Erdoberfläche auftretenden Folgeprozessen. Damit setzt man den Begriff Plattentektonik in Kontrast zu anderen älteren Formen der Tektonik auf unserem Planeten.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301926821001066
Zu den mit der Plattentektonik verbundenen Prozessen und Erscheinungen zählen die Entstehung von Faltengebirgen (Orogenese) durch den Druck zusammenstoßender Kontinente sowie die häufigsten Formen von Vulkanismus und Erdbeben.
mini|hochkant=1.5|Reliefkarte der Erdoberfläche mit den Lithosphärenplatten und Angaben zur Geodynamik
Überblick
Die Lithosphärenplatten Grundlegend für die Plattentektonik ist die fragmentierte Struktur der Lithosphäre. Sie ist in sieben große Lithosphärenplatten gegliedert, die auch als tektonische Platten oder – vor allem von Nicht-Geologen – als Kontinentalplatten bzw. Erdplatten bezeichnet werden: die Nordamerikanische Platte, die Eurasische Platte, die Südamerikanische Platte, die Afrikanische Platte, die Antarktische Platte, die Australische Platte und die Pazifische Platte, die einzige der Großplatten ohne nennenswerten Anteil an kontinentaler Kruste
Daneben gibt es noch eine Reihe kleinerer Platten wie beispielsweise die Nazca-Platte, die Indische Platte, die Philippinische Platte, die Arabische Platte, die Karibische Platte, die Cocosplatte, die Scotia-Platte sowie weitere Mikroplatten, über deren Abgrenzung jedoch teilweise noch wenig bekannt ist oder deren Existenz bislang nur vermutet wird.
Die Bewegungen der Platten Die Plattengrenzen werden an der Erdoberfläche meist entweder durch mittelozeanische Rücken oder Tiefseerinnen repräsentiert. An den Rücken driften die benachbarten Platten auseinander (divergierende Plattengrenze), wodurch basaltisches Magma aus dem Oberen Erdmantel emporsteigt und neue ozeanische Lithosphäre gebildet wird. Dieser Prozess wird auch als Ozeanbodenspreizung oder Seafloor Spreading bezeichnet. Er geht mit intensivem, meist unterseeischem Vulkanismus einher.
An anderen Plattengrenzen taucht im Gegenzug ozeanische Lithosphäre unter eine angrenzende (ozeanische oder kontinentale) Platte tief in den Erdmantel ab (Subduktion). An diesen konvergierenden Plattengrenzen befinden sich die Tiefseerinnen. Entwässerungsprozesse in der abtauchenden Platte führen in der oben bleibenden Platte ebenfalls zu ausgeprägtem Vulkanismus.
Die eigentlichen Kontinentalblöcke oder Kontinentalschollen aus vorwiegend granitischem Material werden – zusammen mit den umgebenden Ozeanböden sowie dem jeweils darunter befindlichen lithosphärischen Mantel – wie auf einem langsamen Fließband von den Spreizungszonen weg und zu den Subduktionszonen hin geschoben. Nur eine Kollision zweier Kontinentalblöcke kann diese Bewegung aufhalten.
Da die kontinentale Kruste spezifisch leichter ist als die ozeanische Kruste, taucht sie an einer Subduktionszone nicht zusammen mit der ozeanischen Platte ab, sondern wölbt sich stattdessen zu einem Gebirgszug auf (Orogenese). Hierbei kommt es zu komplexen Deformationsvorgängen. Zwischen der Indischen und der Eurasischen Platte findet eine Kontinent-Kontinent-Kollision statt, die ebenfalls zur Gebirgsbildung führte (Himalaya).
Darüber hinaus können zwei Platten auch horizontal aneinander vorbeigleiten (konservative Plattengrenze). In diesem Fall wird die Plattengrenze als Transformstörung (Transformverwerfung) bezeichnet.
Das Lager, auf dem die Lithosphärenplatten gleiten, befindet sich im Grenzbereich zwischen der starren Lithosphäre und der darunterliegenden, extrem zäh fließenden Asthenosphäre (engl.: Lithosphere-Asthenosphere Boundary, LAB). Die Ergebnisse seismischer Untersuchungen des Ozeanbodens im Westpazifik lassen darauf schließen, dass im Bereich der LAB zwischen 50 und 100 km Tiefe eine geringviskose Schicht existiert, die die mechanische Entkopplung der Lithosphäre von der Asthenosphäre erlaubt. Als Grund für die geringe Viskosität wird angenommen, dass der Mantel in diesem Bereich entweder teilweise aufgeschmolzen ist oder einen hohen Anteil flüchtiger Stoffe (hauptsächlich Wasser) enthält.Hitoshi Kawakatsu, Prakash Kumar, Yasuko Takei, Masanao Shinohara, Toshihiko Kanazawa, Eiichiro Araki, Kiyoshi Suyehiro: Seismic Evidence for Sharp Lithosphere-Asthenosphere Boundaries of Oceanic Plates. In: Science. 324, Nr. 5926, 2009, S. 499–502, doi:10.1126/science.1169499 (alternativer Volltextzugriff: Washington University in St. Louis).T. A. Stern, S. A. Henrys, D. Okaya, J. N. Louie, M. K. Savage, S. Lamb, H. Sato, R. Sutherland, T. Iwasaki: A seismic reflection image for the base of a tectonic plate. In: Nature. 518, 2015, S. 85–88, doi:10.1038/nature14146.
Während früher die Reibung des konvektiven Mantels (engl.: convective drag) an der Basis der Lithosphärenplatten als die wichtigste Triebkraft der Plattentektonik betrachtet wurde, gelten heute eher die von den Platten selbst ausgehenden Kräfte als die entscheidenden. Der sogenannte Ridge Push („Rückendruck“) geht von der jungen, warmen, auf dem Mantel „aufschwimmenden“ und daher hoch aufragenden Kruste der Mittelozeanischen Rücken aus, die einen horizontal von den Spreizungszonen weg gerichteten Druck erzeugt. Der Slab Pull („Plattenzug“) ist der Zug, den alte, kalte Lithosphäre erzeugt, wenn sie an Subduktionszonen in den konvektiven Erdmantel eintaucht. Durch Gesteinsumwandlungen subduzierter ozeanischer Kruste in größerer Manteltiefe erhöht sich die Dichte des Krustengesteins und bleibt höher als die Dichte des sie umgebenden Mantelmaterials. Dadurch kann der Zug auf den noch nicht subduzierten Teil der entsprechenden Lithosphärenplatte aufrechterhalten werden.Kurt Stüwe: Geodynamics of the Lithosphere: An Introduction. 2nd edition. Springer, Berlin·Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-71236-7, S. 253 ff.
Geschichte der Theorie der Plattentektonik Theorie der Kontinentaldrift
mini|hochkant=1.5|Die paläobiogeographischen Verbreitungsgebiete von Cynognathus, Mesosaurus, Glossopteris und Lystrosaurus (hier stark schematisch dargestellt und nicht mit den tatsächlichen, anhand der Fossilfundstellen rekonstruierten Verbreitungsgebieten identisch) gehören zu den Belegen für die frühere Existenz von Gondwana, dem Südteil der Wegener’schen Pangaea, und damit auch für die Kontinentaldrift.
Nachdem einige Forscher bereits ähnliche Gedanken geäußert hatten, war es vor allem Alfred Wegener, der in seinem 1915 veröffentlichten Buch Die Entstehung der Kontinente und Ozeane aus der teilweise sehr genauen Passung der Küstenlinien auf beiden Seiten des Atlantiks folgerte, dass die heutigen Kontinente Teile eines großen Urkontinents gewesen sein müssen, der in der erdgeschichtlichen Vergangenheit auseinandergebrochen war. Die Passung ist noch genauer, wenn man nicht die Küstenlinien, sondern die Schelfränder, das heißt die untermeerischen Begrenzungen der Kontinente, betrachtet. Wegener nannte diesen Urkontinent Pangaea und den Prozess des Auseinanderbrechens und Auseinanderstrebens seiner Bruchstücke Kontinentaldrift. Wegener sammelte zwar viele weitere Belege für seine Theorie, jedoch konnte er keine überzeugenden Ursachen für die Kontinentaldrift benennen. Eine vielversprechende Hypothese kam von Arthur Holmes (1928), der vorschlug, dass Wärmeströme im Erdinneren genügend Kraft erzeugen könnten, um die Erdplatten zu bewegen. Zu diesem Zeitpunkt konnte sich seine Hypothese jedoch nicht durchsetzen. Otto Ampferer stellte 1941 in seiner Publikation „Gedanken über das Bewegungsbild des atlantischen Raumes“Otto Ampferer: Gedanken über das Bewegungsbild des atlantischen Raumes. Sber. österr. Akad. Wiss., math.-naturwiss. KL, 150, 19–35, 6 Figs., Wien 1941 (). Vorgänge dar, die das vorwegnehmen, was heute als Seafloor spreading und Subduktion bezeichnet wird.Wolf-Christian Dullo, Fritz A. Pfaffl: The theory of undercurrent from the Austrian alpine geologist Otto Ampferer (1875–1947): first conceptual ideas on the way to plate tectonics. In: Canadian Journal of Earth Sciences, 28 March 2019.Karl Krainer, Christoph Hauser: Otto Ampferer (1875–1947): Bahnbrecher in der Geologie, Bergsteiger, Sammler und Zeichner. In: Geo. Alp Sonderband 1, 2007, S. 94–95.
Ab 1960: Beweise durch geophysikalische Methoden Der Paradigmenwechsel zum Mobilismus setzte dennoch erst etwa um 1960 vor allem durch die Arbeiten von Harry Hammond Hess, Robert S. Dietz, Bruce C. Heezen, Marie Tharp, John Tuzo Wilson und Samuel Warren Carey ein, als man grundlegend neue Erkenntnisse über die Geologie der Ozeanböden erlangte. mini|300px|Muster der mit wechselnder Polarität magnetisierten ozeanischen Kruste. a) vor 5 Mio. Jahren, b) vor 2–3 Mio. Jahren, c) heute Man erkannte zum Beispiel, dass die Mittelozeanischen Rücken vulkanisch aktiv sind und dass dort an langen Bruchspalten große Mengen basaltischer Lava austreten, meist in Form von Kissenlava. Bei paläomagnetischen Messungen dieser Basalte entdeckte man, dass die wiederholte Umpolung des Erdmagnetfelds im Laufe der Erdgeschichte ein spiegelsymmetrisches „Streifenmuster“ auf beiden Seiten des Mittelatlantischen Rückens erzeugt hatte.J. Heirtzler, X. Le Pichon, J. Baron: Magnetic anomalies over the Reykjanes Ridge. In: Deep Sea Research. 13, Nr. 3, 1966, S. 427–432, doi:10.1016/0011-7471(66)91078-3. Außerdem erkannte man, dass die Sedimentgesteine, die die Tiefseeböden bedecken, in größerer Entfernung von den Mittelozeanischen Rücken auch immer mächtiger und älter werden. Die einleuchtendste Erklärung für diese Phänomene war, dass der ständige Austritt basaltischen Magmas an den langgezogenen mittelozeanischen Bruchzonen Teil eines Prozesses ist, durch welchen der Ozeanboden in entgegengesetzte Richtungen auseinandergedrückt wird, sodass er sich im Laufe der Zeit immer weiter ausdehnt (Seafloor Spreading).