Fred Vine und die Geschichte der Plattentektonik

In diesen Videos diskutiert Dan Mckenzie mit Fred Vine die ersten Endeckungen, die schließlich zu der großen vereinheitlichenden Theorie in der Geologie, der Plattentektonik, führten. Fred Vine gehörte zu den Pionieren, die an der Entwicklung dieser Theorie und an ihrem Durchbruch großen Anteil hat, zusammen mit John Tuzo Wilson und Drummond Hoyle Matthews.

Anfang der 1960´er Jahre hatten unabhängig voneinander Harry Hess und Robert Dietz die Idee des Sea Floor Spreading, der Ausbreitung der Meeresböden (Hess 1962 und Dietz 1961). Nach dieser Theorie sollte sich an den ozeanischen Rücken neues Krustenmaterial bilden, um dann wie auf einem Fließband in Richtung der Subduktionszonen zu wandern, an denen es wieder in die Tiefe sinkt. Man brauchte also nicht mehr zu vermuten, die Kontinente würden durch das Sima der Meeresböden pflügen, wie in der ursprünglichen Theorie von der Kontinentaldrift. Stattdessen sitzen die Kontinente auf dem basaltischen Material wie Reiter und werden passiv von diesem bewegt.

Vine & Matthews (1963) suchten nach einer Verbindung der beobachteten magnetischen Anomalien mit der Idee der Meeresbodenausbreitung. Demzufolge sollte basaltischen Material in den ozeanischen Rücken an die Oberfläche drängen und erstarren. Dabei wird es entsprechend der jeweiligen Richtung des irdischen Magnetfeldes polarisiert. Wenn das irdische Magnetfeld sich umpolt, werden die neuen Basalte eben eine andere Magnetisierung erfahren, als ihre Vorgänger. Bei der langsamen Ausbreitung des Meeresbodens sollen so zu beiden Seiten des Rückens mehr oder weniger symmetrische Muster zu beobachten sein. Als Wilson (1965) die Transformstörungen an den ozeanischen Rücken entdeckte, mit deren Hilfe man das Konzept der Ausbreitung der Meeresböden auf die Kugelgestalt der Erde übertragen konnte, schlug die Geburtsstunde der Theorie der Plattentektonik. Mit den Transformstörungen konnte die Bewegung des Ozeanbodens besser verstanden werden. Dabei erreicht die Verwerfung im Zentrum des Bruches ihr Maximum, um dann zu den Seiten hin abzunehmen.

Für Wilson bestand die gesamte Erdkruste aus Platten, die sich relativ zueinander bewegten. An den mittelozeanischen Rücken entsteht beständig neues ozeanisches Plattenmaterial, während altes in den Subduktionszonen an den Tiefseegräben wieder in das Erdinnere abtaucht.

Aber zuerst mussten die neuen Hypothesen auch im Gelände überprüft werden. Die Basalte der ozeanischen Kruste mussten mit zunehmender Entfernung von den Rücken älter werden. Auch die Symmetrie der magnetischen Muster sollte sich in der Natur finden lassen. Vine & Wilson (1965) erstellten ein Modell der zu erwartenden Umpolungen am Juan de Fuca Rücken bei Vancouver Island und fanden dabei eine gute Übereinstimmung mit den empirischen Daten. Als Pitman und Heirtzler (1966) magnetische Daten analysierten, die das Forschungsschiff Eltanin kurz zuvor gesammelt hatte, stellten sie eine fast perfekte Übereinstimmung des berühmt gewordenen Eltanin-19 Profils mit den Vorhersagen von Vine und Wilson (1965) fest.

Dietz, R.S. (1961): Continental ocean basin evolution by spreading of the sea floor. Nature 190, S. 854-857.

Hess, H.H. (1962): History of ocean basins. In : Engel, A.E.J., James, H.L, & Leonard, B.F.(Hrsg): Petrologic Studies. Washington DC. S. 599 – 620.

Pitman, W.C. & Heirtzler, J.R. (1966): Magnetic anomalies over the Pacific-Antarctic ridge. Science154, S.1164-1171.

Vine F. J. & Matthews, D. H. (1963): Magnetic anomalies over oceanic ridges. – Nature, 199, 947 – 949.

Vine, F.J., Wilson, J.T. (1965): Magnetic anomalies over a young oceanic ridge off Vancouver Island. Science, 150, S. 485-489.

Wilson, J.T. (1965): A new class of faults and their bearing on continental drift. Nature, 207: 343 – 347

Das Video “Dan McKenzie and Friends in Highlights from the Bullard Labs “

Gunnar Ries studierte in Hamburg Mineralogie und promovierte dort am Geologisch-Paläontologischen Institut und Museum über das Verwitterungsverhalten ostafrikanischer Karbonatite. Er arbeitet bei der CRB Analyse Service GmbH in Hardegsen. Hier geäußerte Meinungen sind meine eigenen

Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Ostafrika

    Ich habe zum Thema zwei Fragen:
    1. Warum steigt gerade unter den Ozeanböden das Magma nach oben. Hängt das vo Unterschied der Dicke von Ozeanboden und Kontinantalboden zusammen?
    2. In Ostafrike gibt es einen großen Bruch. Welche Kräfte wirken dort?

  2. Grabenbruch und Ozeanböden

    Moin Klaus-Peter,

    beide Effekte haben dieselbe Ursache, allerdings in anderer Reihenfolge.
    Zunächst entsteht durch aufsteigendes heißes Magma im Erdmantel eine nach oben wirkende Kraft, die die Erdkruste aufwölben kann. Wenn ein Gleichgewicht aus dieser Kraft und der entgegengesetzt wirkenden Gravitation erreicht ist, kann das aufsteigende Magma nur noch seitlich ausweichen. Es schleppt dabei die darüberliegende Erdkruste nach beiden Seiten mit. Dadurch entsteht ein Riss, aus dem sich zunächst ein Grabenbruch (wie aktuell in Ostafrika) entwickelt.

    Wenn die beiden Bestandteile weit genug auseinander gedriftet sind, bricht irgendwann Meerwasser (in diesem Fall aus dem Indischen Ozean) in diese Lücke ein. Da sich die beiden Platten immer weiter bewegen, entsteht daraus im Laufe von Millionen Jahren ein neuer Ozean. Die ehemalige Nahtstelle ist aber immer noch aktiv, dadurch entsteht ein Mittelozeanischer Rücken, aus dem mit einer Horizontalgeschwindigkeit von einigen cm pro Jahr die neugebildete Kruste nach beiden Seiten weiter geschoben wird und die aufliegenden Kontinente mitnimmt.

    Da die Erdkruste im Meer nur einige km dick ist und flexibler als die kontinentale Kruste (ca. 40 km mächtig) reißt sie dort am leichtesten immer wieder auf und ermöglicht einen kontinuierlichen Materialtransport an die Oberfläche, während alte Kontinentalblöcke (bspw. Skandinavien, Antarktis, Südafrika) zwar verschoben werden können, aber kaum zu “knacken” sind.

  3. Ursache der Bewegung

    Mir hat mal ein Geologe erklärt, dass der eigentliche Grund für die Bewegung der Platten sei, dass durch die Aufwölbung/Emporhebung der Kruste die Krustenteile dann seitlich “weg- bzw. runterrutschen”, d.h. nur die Gravitation wäre verantwortlich für die Bewegung und eben nicht die Bewegung des Magmas im Erdmantel. Letzteres könne gar nicht funktionieren, weil das Magma im Mantel gar nicht bis an die Kruste herankommt. Weiss jemand, wie hier der aktuelle Stand der Forschung ist – oder ist’s doch nur graue Theorie?

  4. @alfons

    Es gibt tatsächlich 2 Modellvorstellungen zum Antrieb der Plattentektonik. Eine, die ich hier dargestellt habe, geht von einer Schubspannung durch die thermisch bedingte Aufwölbung entlang mittelozeanischer Rücken aus. Es ist allerdings nicht so, dass am Meeresboden große Lava-Austritte (Vulkanismus) stattfinden, sondern die Aufwölbung verläuft sehr langsam durch die Erweichung (Plastifizierung) im Mantel-Krusten-Kontaktbereich. Das dabei neugebildete Meeresboden-Material stammt aus dem oberen Erdmantel. Dieser Theorie stimmen die meisten Geowissenschaftler zu.

    Die konkurrierende Theorie geht von einer Zugspannung durch abkühlendes und dadurch gravitativ absinkendes Material an den Rändern aus. Dieses Modell kann einige regionale Effekte erklären, allerdings kann es m.E. einige Fakten, wie bspw. die Existenz der mittelozeanischen Rücken, nicht einwandfrei begründen.

    Wer sich näher mit den komplexen Vorgängen der Kontinentaldrift beschäftigen möchte: Es gibt einen guten Einstieg mit vielen links:

    http://de.wikipedia.org/wiki/Plattentektonik

  5. Ich weiß nicht, inwiefern die Frage geklärt ist, ob der Druck des Magmas (ridge push) oder der Zug der abtauchenden Platte (slab pull) die Hauptantriebskräfte der krustenbewegung darstellen. Aber man darf sich die Bewegungen im Erdmantel auch nicht so schön schulbuchmäßig vorstellen, wie es oft dargestellt wird, mit aufsteigenden Material unter den ozeanischen Rücken und abtauchenden an den Tiefseegräben.

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