Lithosphäre

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Innerer Aufbau der Erde. Schichten nach chemischer Zusammensetzung: 1 = Erdkruste, 2 = Erdmantel, 3 = Erdkern (3a = äußerer, 3b = innerer); Schichten nach mechanischen Eigenschaften: 4 = Lithosphäre, 5 = Asthenosphäre, 6 = äußerer Erdkern, 7 = innerer Erdkern.

Die Lithosphäre [litoˈsfɛːrə] (feste Gesteinshülle, von griechisch λίθος líthos ‚Stein‘ und σφαίρα sphära ‚Kugel‘) bildet im rheologischen Modell des Erdinneren die äußerste Schicht der Erde. Sie umfasst die Erdkruste und den äußersten Teil des Erdmantels, den lithosphärischen Mantel, und ihre mechanischen Eigenschaften können vereinfacht als elastisch bezeichnet werden.

Aufbau und Gliederung[Bearbeiten]

Die mit Hilfe seismologischer Untersuchungen nachweisbare Grenzfläche zwischen Kruste und dem darunter liegenden lithosphärischen Erdmantel wird als Mohorovičić-Diskontinuität (kurz: Moho) bezeichnet. An ihr erfolgt eine abrupte Zunahme der Wellengeschwindigkeit aufgrund des Dichteunterschiedes zwischen den Krusten- und den Mantelgesteinen. Unterhalb der Spreizungszone eines mittelozeanischen Rückens zeigt die Moho direkt den Übergang zur Asthenosphäre an, da dort der lithosphärische Mantel fehlt.

Die Asthenosphäre ist jener Teil des oberen Erdmantels, der sich nach dem rheologischen Modell des Erdinneren unterhalb der Lithosphäre anschließt. Während das Gestein der Lithosphäre ein annähernd elastisches Verhalten aufweist, ist der Übergang zur Asthenosphäre dadurch gekennzeichnet, dass das Material die Elastizität verliert und sich schließlich duktil, vergleichbar einer extrem zähen Flüssigkeit, verhält. Dies äußert sich bei seismologischen Messungen in einer Abnahme der Wellengeschwindigkeit am Übergang von Lithosphäre zu Asthenosphäre. Dieser Unterschied, elastisch – duktil, ist das Hauptunterscheidungskriterium zwischen Lithosphäre und Asthenosphäre.

Karte der Lithosphärenplatten

Die Mächtigkeit der Lithosphäre variiert von wenigen Kilometern am mittelozeanischen Rücken bis 100 km oder 200 km bei den Kontinenten und beträgt im Mittel etwa 100 km. Die Moho befindet sich in kontinentaler Lithosphäre in Tiefen von 30–50 km. Bei stark verdickter Kruste, z. B. unter einem jungen Faltengebirge liegt sie sogar in Tiefen bis zu 70 km. In ozeanischer Lithosphäre befindet sich die Moho in nur 5–7 km Tiefe.

Die Lithosphäre wird in sieben große Lithosphärenplatten unterteilt, die in verschiedenen Anteilen aus kontinentaler und ozeanischer Lithosphäre bestehen. Dies sind die Nordamerikanische Platte, die Eurasische Platte, die Südamerikanische Platte, die Afrikanische Platte, die Australische Platte, die Antarktische Platte und die Pazifische Platte. Hinzu kommen weitere, kleine Platten, wie z. B. die Nazca-Platte oder die Philippinische Platte. Auch lassen sich die genannten Großplatten weiter in verschiedene kleinere Platten unterteilen. All diese Platten liegen der Asthenosphäre auf und befinden sich in ständiger, wenngleich in menschlichen Zeitmaßstäben kaum wahrnehmbarer Bewegung.

Dynamik[Bearbeiten]

Hauptartikel: Plattentektonik
Schematische Darstellung der Dynamik von Lithosphärenplatten: Divergenz an Mittelozeanischen Rücken und Konvergenz an Subduktionszonen sowie eine mögliche Initialform von Plattendivergenz (Backarc-Becken).
Alternative, weniger schematische Abbildung der Dynamik von Lithosphärenplatten und der mit der Plattentektonik verknüpften Erscheinungen.

Die vereinfacht als elastisch zu betrachtenden Platten „schwimmen“ auf der vergleichsweise duktilen Asthenosphäre (vgl. → Isostasie). Sie befinden sich in ständiger Bewegung mit Relativgeschwindigkeiten bis 10 cm pro Jahr. Als eine Ursache dieser Kontinentaldrift werden thermische Konvektionsströmungen im Erdmantel angenommen.

Die Dynamik der Lithosphärenplatten wird allgemein als Plattentektonik bezeichnet. Hinsichtlich der Plattenbewegungen unterscheidet man drei verschiedene Modi:

  • konvergierende (aufeinander zu driftende) Platten
  • divergierende (auseinanderdriftende) Platten: Plattengrenze äußert sich durch mittelozeanischen Rücken (MOR) entlang dessen zentraler Achse ständig neue ozeanische Kruste durch aufsteigendes Magma gebildet wird (Ozeanbodenspreizung). Aus kleineren Spalten strömen am Ozeanboden der MOR große Mengen an heißen mineralischen Lösungen aus, wodurch in diesen Gebieten schwarz oder weiß „rauchende“, turmartige Gebilde entstehen (siehe Lost City).
  • Relativbewegungen quer zur Plattengrenze („aneinander vorbei“ driftende Platten)

Als Folge der Plattentektonik finden sich an allen Plattengrenzen stets Erdbeben und oft Vulkanismus. Außerdem unterscheiden sich die kontinentale und die ozeanische Erdkruste in ihrem Alter. Während ozeanische Erdkruste aufgrund der Subduktion in der Regel nur 160–190 Millionen Jahre alt wird, gibt es kontinentale Erdkruste, die 4 Milliarden Jahre alt ist.

Siehe auch[Bearbeiten]