Unsere Erde ist kein starrer Klumpen aus festem Gestein. Daher besitzt unsere Erde auch keine starre Oberfläche. Die Erdkruste, die auf dem darunter liegenden Erdmantel regelrecht schwimmt, oder besser die Lithosphäre, das ist die Erdkruste mit dem obersten Teil des Erdmantels, besteht vielmehr aus einer Reihe von größeren und kleineren Platten, die sich ständig gegeneinander verschieben. Das Ergebnis nennt man Plattentektonik. Sie ist der Grund für die Entstehung von Erdbeben und Vulkanausbrüchen.

Konvektion im Erdmantel – der Motor der Plattentektonik

Motor der Plattentektonik ist die Konvektion im oberen Erdmantel. Denn im Inneren der Erde ist es heiß. Die Hitze stammt zum Teil immer noch aus der Frühzeit der Erde, zu einem großen Teil aber aus dem Zerfall radioaktiver Elemente, die aufgrund ihres hohen Atomgewichts tief im Inneren unseres Planten angereichert sind.

Genau dies geschieht mit den Gesteinen im oberen Erdmantel, genauer in der Asthenosphäre, deren Untergrenze in 300-410 km Tiefe, deren Obergrenze in 60-210 km Tiefe liegt. Die Gesteine der Asthenosphäre sind zwar fest und keineswegs geschmolzen, aber unter hohem, kontinuierlichem Druck sehr langsam beweglich. Daher kann heißes Gestein aus der Tiefe aufsteigen. Unter der Lithosphäre angekommen, kühlt das Mantelgestein wieder ab und sinkt an anderer Stelle wieder in die Tiefe.

Durch Druckentlastung schmilzt ein Teil des Mantelgesteins

Je höher das heiße Mantelgestein aufsteigt, desto geringer ist der Druck, dem es ausgesetzt ist. Die Folge ist, dass ein Teil des Gesteins schmilzt – es bildet sich eine Magmenkammer. Die Schmelze nimmt nun einen größeren Raum ein, als das feste Mantelgestein. Der Druck in der Magmenkammer steigt. Der einzige Weg, den das Magma nun nehmen kann, ist nach oben: Das Magma steigt auf. Zudem beginnt in diesem Moment das in der Schmelze gelöste Gas – hauptsächlich Wasserdampf und Kohlendioxid – auszuperlen, was den Druck weiter erhöht. Die Kruste bricht auf und das entgaste Magma – nun Lava genannt – fließt aus.

Ursache ständiger kleiner Erdbeben: Seafloor- Spreading an den Mittelozeanischen Rücken

Dieser Vorgang läuft ständig am Boden der Ozeane ab. Denn rund um den Globus spannt sich ein Netz aus unterseeischen Gebirgen, die sich mehr als 1.000 Meter hoch über dem Boden der Tiefsee erheben. Dies sind die Mittelozeanischen Rücken. Auf ihrem Kamm klafft ein tiefer Spalt. Hier steigt ständig neue Lava auf und drückt die Flanken des Gebirges und somit den gesamten Ozeanboden ständig auseinander: das Seafloor- Spreading. Dadurch entsteht ständig neue ozeanische Erdkruste. Diese ist relativ schwer und mit durchschnittlich acht Kilometern Dicke auch recht dünn. Da sich die Lithosphären- Platten an den Mittelozeanischen Rücken auseinander bewegen, nennt man diese Zonen auch divergente oder konstruktive Plattengrenzen.

In Island übrigens taucht der Mittelatlantische Rücken über dem Meeresspiegel auf. Nicht ohne Grund also weist diese Insel eine besonders hohe vulkanische Aktivität auf.

Erdbeben wenn die Kontinente zerbrechen

Nicht nur unter ozeanischer Kruste, auch unter den Kontinenten, deren Kruste mit durchschnittlich 30 km viel dicker ist, kann Mantelgestein aufsteigen. An diesen Stellen zerbricht die kontinentale Kruste, eine Rift-Zone entsteht. Durch Risse in der Kruste kann Magma an die Oberfläche gelangen: Vulkane brechen aus. Eine neue divergente Plattengrenze entwickelt sich, an der irgendwann einmal ozeanische Kruste entstehen wird. Der Niederrhein und der Oberrheingraben sind solche Zonen. Die häufigen, wenn auch meist nicht besonders starken Erdbeben in dieser Region und der Vulkanbau des Kaiserstuhls legen davon Zeugnis ab.

Erdbeben an Horizontalen Verwerfungen

Die mittelozeanischen Rücken sind durch zahlreiche quer verlaufende Verwerfungen in unterschiedlich lange Abschnitte unterteilt. An diesen transversalen Plattengrenzen gleiten die benachbarten Lithosphären- Platten horizontal aneinander vorbei. Da das Gestein aber nicht völlig glatt ist, verhaken sich die Platten immer wieder. Dabei können sich enorme Spannungen aufbauen, die sich schlagartig lösen – das Ergebnis sind Erdbeben. Die größte dieser horizontalen Verwerfungen liegt in Kalifornien – die San- Andreas- Verwerfung. Sie ist der Grund, warum dort ständig die Erde wackelt.

Subduktion – die Erdkruste wird in der Tiefe verschluckt und die Erde wackelt

Da unsere Erde nicht beständig wächst, muss die an den Mittelozeanischen Rücken neu gebildete Erdkruste irgendwo auch wieder vernichtet werden. Dies geschieht an den Subduktionszonen. Hier taucht ozeanische Kruste am Rand einer anderen Krustenplatte in die Tiefe des Erdmantels, um dort aufgeschmolzen und recycelt zu werden – ein Tiefseegraben entsteht. Dies geschieht genau dort, wo die Konvektionsströme des Erdmantels wieder in die Tiefe absinken. Die Lithosphäre und damit die Erdkruste wird also quasi von den sich bewegenden Gesteinsmassen des Erdmantels mitgeschleppt.

Subduktionszonen liegen oft am Rand eines Kontinents, denn die Erdkruste der Kontinente ist leichter als die unter den Ozeanen und schwimmt daher – ähnlich einem Eiswürfel – höher auf. Am Westrand des Südamerikanischen Kontinents ist dies zum Beispiel der Fall. Doch kann ozeanische Kruste auch unter andere ozeanische Kruste subduziert werden, wie zum Beispiel vor der Küste Japans oder Sumatras oder im Bereich der kleinen und großen Antillen. Da sich an Subduktionszonen die Lithosphären- Platten aufeinander zu bewegen und dort vernichtet werden, nennt man diese Plattengrenzen konvergent beziehungsweise destruktiv.

Auch bei der Subduktion gleiten die Lithosphären- Platten nicht reibungslos aneinander vorbei. Auch hier verhaken sich die Platten, was dann auch an den Subduktionszonen Erdbeben entstehen lässt. Die Subduktion ist also für die verheerenden Erdbeben zum Beispiel von Sumatra und von Haiti verantwortlich.

Jede Menge Vulkanausbrüche: der zirkumpazifische Feuerring

Der subduzierte Meeresboden gibt in der Tiefe des Mantels eine Menge Wasser ab. Im Mantelkeil zwischen der subduzierten Kruste und der Erdkruste an der Oberfläche kommt es durch das „ausgekochte“ Wasser zur Teilschmelze: Vulkane brechen aus. Da es rund um den Pazifik Subduktionszonen gibt, gibt es rund um diesen Ozean auch Vulkane – den zirkumpazifischen Feuerring. Doch auch Ätna, Vesuv und Stromboli sind Vulkane an einer Subduktionszone.

Hot Spots - die Erde speit Feuer

Eine Sonderstellung unter den Vulkanen nehmen diejenigen Feuerberge ein, die über einem Hot Spot liegen. Ein Hot Spot ist eine Stelle, an der punktförmig heißes Material aus dem Erdmantel aufsteigt und sich wie eine Lötlampe durch die Erdkruste brennt. Die Inselkette von Hawaii zum Beispiel ist entstanden, indem der Boden des Pazifischen Ozeans langsam über einen Hot Spot hinweg wanderte. Und auch der Supervulkan von Yellowstone liegt über einem solchen Hot Spot.

Eine Karte mit den jüngsten Erdbeben gibt es beim US Geological Survey.