E9 Planetare Geodynamik und Lithosphärenzyklus

Thema

Die planetare Geodynamik beschreibt die Bewegung tektonischer Platten und die Entwicklung des lithosphärischen Zyklus über Millionen von Jahren.

Hauptantrieb der Plattentektonik ist die Anziehungskraft der abtauchenden Platte: Die kalte und daher dichte ozeanische Lithosphäre, die in einer Subduktionszone absinkt, zieht den Rest ihrer eigenen Platte mit einer Kraft von etwa zehn Billionen Newton pro Meter Plattendicke in den Erdmantel.

Ein Standardmodell der thermischen Eigenschaften der ozeanischen Lithosphäre sagt voraus, dass sowohl die bathymetrische Tiefe des Meeresbodens als auch die thermische Dicke dieser Lithosphäre mit der Quadratwurzel ihres Alters zunehmen. Ab einem Alter von mehr als 80 bis 100 Millionen Jahren flacht diese allmähliche Absenkung jedoch ab, da sich die ozeanische Lithosphäre dann wie eine Platte endlicher Dicke verhält, die auf einer Basis mit konstanter Temperatur ruht, anstatt sich unbegrenzt weiter abzukühlen.

Der vollständige Zyklus der Öffnung und Schließung eines Ozeanbeckens beginnt mit der Auseinanderdrift eines Kontinents, wodurch ein mittelozeanischer Rücken entsteht. An diesem Rücken bildet sich neue Lithosphäre; diese kühlt ab und entfernt sich mit der Zeit vom Rücken. Schließlich taucht dieselbe Lithosphäre ab und schließt den Ozean, den sie zuvor geöffnet hatte – ähnlich wie sich der Atlantische Ozean heute weiter öffnet, während sich der Pazifische Ozean gleichzeitig langsam schließt.

Bei einer Kontinentalkollision, wie sie derzeit zwischen der Indo-Australischen und der Eurasischen Platte stattfindet und die den Himalaya und das Tibetische Plateau angehoben hat, verdoppelt sich die Dicke der kontinentalen Kruste und es bildet sich eine tiefe orogene Wurzel, die bis in den Erdmantel reicht. Im isostatischen Gleichgewicht tauchen für jeden Kilometer Gebirge, der sich über den Meeresspiegel erhebt, etwa 5,8 Kilometer Wurzel unter das Referenzniveau des Erdmantels ab.

Die Riftbildung ist der gegenteilige Prozess zur Kontinentalkollision: Sie verdünnt die Lithosphäre anstatt sie zu verdicken, sie erzeugt Absenkung anstatt Hebung, und wenn diese Riftbildung lange genug anhält, kann sie schließlich in der Entstehung eines neuen Ozeans gipfeln und damit den gesamten lithosphärischen Zyklus vom Auseinanderbrechen eines Kontinents bis zur Kollision zweier Kontinente schließen, mit dem diese Beschreibung der planetaren Geodynamik begann.

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