Über 90% aller aktiven Vulkane der Erde konzentrieren sich entlang von Plattengrenzen, wo Vulkanismus direkte Folge geologischer Bewegungen ist. Die äußere Erdkruste, eine vergleichsweise dünne Gesteinshaut aus mehreren Platten, schwimmt auf dem Erdmantel. Durch Kontinentaldrift wurden ganze Erdmassen verlagert, neue Gebirge geformt und Ozeane geschlossen oder geöffnet. Tatsächlich begann die Drift der Kontinente erst vor 3 bis 3,2 Milliarden Jahren, als unser Planet bereits anderthalb Milliarden Jahre alt war. In diesem Artikel erklären wir die Grundlagen von Plattentektonik und Vulkanismus, untersuchen verschiedene vulkanische Prozesse an Plattengrenzen und zeigen, wie diese gewaltigen Kräfte unsere Erdoberfläche kontinuierlich gestalten.
Plattentektonik und Kontinentaldrift: Die Grundlagen geologischer Bewegungen
Die Lithosphäre besteht derzeit aus sieben großen Platten mit unterschiedlichen Anteilen kontinentaler und ozeanischer Kruste. Diese Platten schwimmen auf der Asthenosphäre und bewegen sich dabei mit Geschwindigkeiten zwischen 2 und 20 cm pro Jahr. Alfred Wegener entwickelte 1915 die Theorie der Kontinentalverschiebung, nachdem ihm auffiel, dass die Westküste Afrikas und die Ostküste Südamerikas wie Puzzleteile zusammenpassen. Allerdings kannte er weder die Kräfte noch den Mechanismus hinter dieser Bewegung.
An Plattengrenzen unterscheiden wir drei grundlegende Bewegungsarten. Divergierende Plattengrenzen entstehen, wenn sich Platten voneinander wegbewegen. Basaltisches Magma steigt aus dem Oberen Erdmantel empor und bildet neue ozeanische Lithosphäre, ein Prozess namens Ozeanbodenspreizung. Konvergierende Plattengrenzen zeigen das Gegenteil: Ozeanische Lithosphäre taucht unter eine angrenzende Platte tief in den Erdmantel ab, da kontinentale Kruste spezifisch leichter ist. An Transformstörungen gleiten Platten horizontal aneinander vorbei, ohne dass Erdkrustenmaterial gebildet oder vernichtet wird.
Der Antrieb erfolgt hauptsächlich durch Plattenzug an Subduktionszonen, wo alte, kalte Lithosphäre durch ihr Eigengewicht absinkt. Zugleich wirkt Rückendruck von mittelozeanischen Rücken, wo aufsteigendes Magma die Platten auseinanderschiebt.
Vulkanismus an Plattengrenzen: Von Island bis zum Pazifischen Feuerring
Mittelozeanische Rücken bilden mit 65.000 Kilometern Länge das größte Vulkansystem der Erde. Vermutlich findet dort der Großteil der gesamten vulkanischen Aktivität statt. Island ragt als Teil des Mittelatlantischen Rückens über den Meeresspiegel hinaus, wobei ein Manteldiapir den Ozeanboden zusätzlich anhob. Die Insel sitzt genau zwischen der eurasischen und nordamerikanischen Platte, wo effusiver Vulkanismus dünnflüssige Basaltlaven fördert. Etwa 130 Vulkane verschiedener Größe existieren dort, davon gelten 32 als aktive Vulkansysteme.
Der Pazifische Feuerring erstreckt sich über 40.000 Kilometer rund um den Pazifischen Ozean und durchquert 40 Länder. An Subduktionszonen taucht ozeanische Lithosphäre ab, wodurch charakteristische Inselbögen entstehen. Diese bogenförmigen Inselketten zeigen sich auf der nicht-abtauchenden Oberplatte. Dort setzt abtauchendes Gestein in 90 bis 120 Kilometern Tiefe Wasser frei, das den Schmelzpunkt des Mantelgesteins herabsetzt. Aufsteigendes Magma erzeugt explosiven Vulkanismus mit zähflüssigen, gasreichen Schmelzen. Etwa 90% aller weltweiten Erdbeben ereignen sich im Pazifischen Becken.
Hotspot-Vulkanismus tritt unabhängig von Plattengrenzen auf. In der Eifel, dem einzigen noch aktiven Vulkanismus in Deutschland, hebt sich der Untergrund um einen Millimeter pro Jahr stärker als erwartet. Der letzte Ausbruch ereignete sich vor knapp 13.000 Jahren.
Gebirgsbildung und Oberflächenformung durch Kontinentalkollision
Wenn zwei Kontinentalplatten aufeinandertreffen, entsteht ein grundlegend anderer Prozess als bei ozeanisch-kontinentaler Konvergenz. Kontinentale Kruste ist zu leicht, um ins Erdinnere abzutauchen. Stattdessen weicht sie dem enormen Druck nach oben aus und bildet die höchsten Gebirgszüge der Erde. Der Himalaya zeigt diesen Mechanismus eindrucksvoll: Als sich die indische Landmasse vor etwa 200 Millionen Jahren von Gondwana löste, driftete sie mit etwa 9 Metern pro Jahrhundert nach Norden. Die Kollision mit Eurasien begann vor 40 bis 50 Millionen Jahren und verlangsamte die Driftgeschwindigkeit auf etwa 5 Zentimeter pro Jahr.
Die indische Platte schiebt sich dabei etwa 500 Kilometer weit unter Tibet und erreicht eine Tiefe von 250 Kilometern. Der Himalaya wächst mehr als einen Zentimeter pro Jahr höher, was einem Höhenwachstum von 10 Kilometern in einer Million Jahre entspricht. Auch die Alpen entstanden durch die Kollision der afrikanischen Kontinentalplatte mit Europa. Bei solchen Kontinentalkollisionen wird die Lithosphäre durch ausgedehnte tektonische Decken enorm verdickt.
Ophiolite markieren ehemalige Plattengrenzen, wo ozeanische Kruste auf Kontinente obduziert wurde. Diese 2,505 Milliarden Jahre alten Gesteine aus Nordchina belegen den frühen Beginn der Plattentektonik.
Schlussfolgerung
Plattentektonik und Vulkanismus wirken als die mächtigsten geologischen Kräfte, die unsere Erdoberfläche seit Milliarden Jahren kontinuierlich formen. Wir haben gesehen, wie sich Platten bewegen, wie divergierende und konvergierende Grenzen unterschiedliche vulkanische Aktivitäten hervorbringen und wie Kontinentalkollisionen gewaltige Gebirgszüge wie den Himalaya erschaffen. Diese dynamischen Prozesse bleiben aktiv und gestalten unseren Planeten auch heute noch mit beeindruckender Kraft. Entsprechend werden diese geologischen Kräfte die Erdoberfläche auch in Zukunft weiter verändern.
FAQs
Q1. Warum gibt es Vulkanismus und Erdbeben auf der Erde? Die äußere Erdhülle besteht aus verschiedenen Kontinentalplatten, die sich ständig bewegen. Diese Platten driften auseinander, stoßen zusammen oder schieben sich aneinander vorbei. Diese Plattenbewegungen sind die Hauptursachen für Vulkanismus und Erdbeben.
Q2. Was verursacht die Kontinentaldrift? Die Kontinentaldrift wird durch die Plattentektonik verursacht. Die Lithosphärenplatten bewegen sich mit Geschwindigkeiten zwischen 2 und 20 cm pro Jahr auf der Asthenosphäre. Der Hauptantrieb erfolgt durch Plattenzug an Subduktionszonen, wo alte, kalte Lithosphäre durch ihr Eigengewicht absinkt, sowie durch Rückendruck von mittelozeanischen Rücken.
Q3. Welche Haupttypen von Vulkanen unterscheidet man? Man unterscheidet hauptsächlich drei Vulkantypen nach ihrer äußeren Form: Schichtvulkane (auch Stratovulkane genannt), Schildvulkane sowie Schlacken- und Aschenkegel. Diese unterscheiden sich in ihrer Entstehung und der Art des Vulkanismus, wobei effusiver Vulkanismus dünnflüssige Basaltlaven und explosiver Vulkanismus zähflüssige, gasreiche Schmelzen fördert.
Q4. Wo befinden sich die meisten aktiven Vulkane der Erde? Über 90% aller aktiven Vulkane konzentrieren sich entlang von Plattengrenzen. Der Pazifische Feuerring, der sich über 40.000 Kilometer rund um den Pazifischen Ozean erstreckt und 40 Länder durchquert, beherbergt besonders viele Vulkane. Auch mittelozeanische Rücken mit 65.000 Kilometern Länge bilden das größte Vulkansystem der Erde.
Q5. Gibt es in Deutschland aktive Vulkane? Ja, die Eifel ist das einzige noch aktive Vulkangebiet in Deutschland. Der letzte Ausbruch ereignete sich dort vor knapp 13.000 Jahren. Der Untergrund hebt sich um einen Millimeter pro Jahr stärker als erwartet, was auf Hotspot-Vulkanismus hinweist, der unabhängig von Plattengrenzen auftritt.