Das Deutsche GeoForschungsZentrum (GFZ) im Helmholtz-Zentrum Potsdam erinnert an einen denkwürdigen Vorgang: Vor 100 Jahren, am 6. Januar 1912, stellte Alfred Wegener seine Theorie der Kontinentaldrift öffentlich vor.
Anlass war ein Treffen der Geologischen Vereinigung im Frankfurter Senckenberg-Museum. Da präsentierte Alfred Wegener seine Gedanken zum Urkontinent Pangaea. Der nach seiner Überzeugung auseinanderbrach und dessen Teile als heutige Kontinente über die Erde driften. 1915 erscheint sein Werk „Entstehung der Kontinente und Ozeane“. Das hatte 1922 seine dritte Auflage und wurde in die Weltsprachen übersetzt.
Die moderne Plattentektonik und das Bild der Erde
Wegeners Idee der Plattentektonik stieß auf viel Unverständnis. Ihr Problem war, dass sie die Ursache für das Auseinanderbrechen der Urkontinente und für die Drift der riesigen Kontinentalmassen über die Erdoberfläche nicht benennen konnte.
Diese Lücke konnte erst nach 1950 durch die Seismologie und durch Bohrungen in die Meeresböen nach 1960 ein weiteres Fundament für die Plattentektonik gelegt werden. Wegeners Theorie wurde so vom Kopf auf die Füße gestellt.
Seismologie und Plattentektonik
Erdbeben bieten einen Blick in das Innere der Erde. Die Geophysiker Wadati und Benioff machten 1954 auf die die systematische Anordnung von Erdbeben an bestimmten Stellen aufmerksam, die heute als Plattengrenzen bekannt sind. Dort werden, so Michael Weber vom GFZ, mehr als 90 Prozent der seismischen Energie freigesetzt. Der Chefseismologe am GFZ weiter „Wir nutzen diese Beben zur tomographischen Durchleuchtung des Erdkörpers.“ Mit den modernen Verfahren der Seismologie lässt sich heute ermitteln, wie schnell die Kontinente wanderten. Den Rekord hält Indien, das vor 110 Millionen Jahren mit 20 Zentimetern pro Jahr den Weg von Ost-Gondwana nach Eurasien begann.
Die Erforschung der Ozeanböden
Der Durchbruch für die Theorie der Plattentektonik wurde mit der Zusammenführung von Erkenntnissen aus den Ozeanbohrprogrammen der sechziger Jahre des letzten Jahrhunderts erreicht.
Zunächst wurden durch magnetische Vermessungen der Meeresböden die mittelozeanischen Rücken und die beiderseits dieser eine Magnetisierungsrichtung der Gesteine in parallelen Streifen entdeckt. Die dann gewonnenen Bohrkerne zeigten, dass kein Stück des erbohrten Ozeanbodens älter als 200 Millionen Jahre war. Damit war der Ozeanboden deutlich jünger, als Wegener angenommen hatte. Dazu wurde festgestellt, dass der Ozeanboden in der Nähe der mittelozeanischen Rücken sehr jung ist. Und die Ozeanböden sind unterhalb der obersten Sedimentschicht magmatischen Ursprungs. Daraus folgerte nach Ulrich Harms vom GFZ: „Diese Ergebnisse ließen eigentlich nur eine Interpretation zu. Aus dem Erdinnern steigen an diesen Rücken heiße, flüssige Gesteine auf und drücken den Ozeanboden zur Seite weg. Nicht die Kontinente driften, sondern ganze tektonische Platten, die die aus Ozeanböden, Kontinenten und oberstem Erdmantel bestehen.“
Aufsteigende Gesteine sind der Motor der Plattentektonik
Diese Befunde stellten in der zweiten Hälfte der sechziger Jahre Alfred Wegeners Hypothesen vom Kopf auf die Füße: Kontinente und Ozeane sind ein gemeinsamer oberer Teil der Lithosphärenplatten und bewegen sich gemeinsam. Die Kontinente als spezifisch leichteste Massen schwimmen sozusagen oben auf. Diese sich bewegenden tektonischen Platten kollidieren miteinander, reiben aneinander oder driften auseinander. Diese Prozesse sind mit Erdbeben verbunden.
Den Antrieb dieser Prozesse liefert der Aufstieg schweren Gesteins im Innern der Erde. Die enorme Hitze im Erdkern und im Erdmantel stammt zum Teil noch aus Zeit der Entstehung der Erde. Dazu sorgt der radioaktive Zerfall von Elementen im Erdmantel für zusätzliche Wärme. Erhitztes Gestein steigt auf und setzt damit die Bewegung in Gang, die an der Erdoberfläche als Verschiebung der Platten wahrzunehmen ist.
Einbettung der Plattentektonik in größere Zusammenhänge
Die klassische Auffassung der Tektonik als quasi mechanischer Prozess von der Bewegung und Kollision starrer Platten ist inzwischen weitgehend Geschichte. Dazu führte Onno Oncken vom GFZ aus: „Neuere Erkenntnisse zeigen die Plattentektonik als ein sich selbst regulierendes System von Wechselwirkungen, in dem alle Subsysteme des Planeten Erde mitwirken. Es handelt sich nicht um ein mechanisches System, sondern um komplexe, rückgekoppelte Prozesse.“
Ein Beispiel liefert das Wechselspiel von Klima, Gebirgsbildung und Plattentektonik in Südamerika. Die Anden werden durch die Kollision der Nazca-Platte mit Südamerika aufgefaltet. Das feuchte Klima im Süden der Gebirgskette führt zur Erosion von Gebirgsmaterial, das als Sediment im Pazifik abgelagert wird. Die von Westen drückende Nazca-Platte lagert dieses Sediment an der südamerikanischen Kruste an. Das Klima der Nord- und Zentral-Anden entsteht dagegen kam Sediment für den Ozean. Daher trägt die Nazca-Platte hier die kontinentale Kruste ab. Dabei wird die Kraft, die das Andenplateau wachsen lässt, übertragen. Dadurch wird der Regenschatten an der Westseite der Anden noch weiter ausgeprägt und die Erosion wird weiter verringert. So wirkt die Gebirgsbildung über Klimaeffekte auch auf die Wirkung der Plattenbewegung zurück.
Noch einmal Onno Oncken zur Entwicklung der Theorie der Plattentektonik: „Wegeners Ansatz war der Startpunkt, die Plattentektonik des vorigen Jahrhunderts die Revolution in den geowissenschaftlichen Auffassungen. Heute sehen wir eine ebenso gründliche, leise Revolution in der Theorie der Plattentektonik, weil wir unseren Planeten zunehmend als ein Gesamtsystem verstehen.“
Literatur zum Thema
- Wolfgang Frisch, Martin Meschede: Plattentektonik. 2. Auflage. Primus-Verlag Darmstadt 2007, ISBN 3-89678-525-7.
- Alfred Wegener: Die Entstehung der Kontinente. In: Geologische Rundschau - Zeitschrift für allgemeine Geologie. 3, Nr. 4, 1912, Seiten 276–292
Quellen
- Mitteilung des Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ vom 4. 1.2012
- Geologie-Info
