Plattentektonik. Wolfgang Frisch
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Название: Plattentektonik

Автор: Wolfgang Frisch

Издательство: Автор

Жанр: География

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isbn: 9783534746354

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СКАЧАТЬ wenn Messungen über Jahre hinaus durchgeführt werden. Diese insgesamt aufwendigen Techniken wurden in den 1990er-Jahren durch Messungen mit dem Globalen Positionierungs-System (Global Positioning System – GPS) verdrängt.

      Die GPS-Technik ist preisgünstig, leicht handhabbar und von Wolkenbedeckung unabhängig. Messungen können inzwischen mit einer Genauigkeit von unter 1 mm durchgeführt werden. Die Basis für das GPS-System bilden 24 Satelliten. Das Prinzip beruht auf der Messung von Wellen und ihres Doppler-Effekts, da sich der Satellit gegenüber der Messstation am Boden bewegt. Die Messung erfolgt über mindestens drei, aber möglichst viele Satelliten gleichzeitig, wobei die exakte Synchronisierung des Messtakts entscheidend ist. Die Empfänger messen über zwei Wellenfrequenzen, um die Genauigkeit zu erhöhen. Um Fehler auszuschalten, werden Messwerte von zwei oder mehreren gleichzeitig arbeitenden Empfängern zusammengeführt (Methode der Interferometrie). Die Bahndaten der Satelliten müssen auf Dezimeter genau bekannt sein, die Zeitmessung erfolgt mit Milliardstelsekunden-Genauigkeit (eine Zeitspanne, in der Licht 30 cm zurücklegt). Außerdem müssen die Parameter der Erdrotation ständig mit hoher Präzision bestimmt werden. Die Pollage ist inzwischen mit einem Fehler von weniger als 10 mm bekannt.

      Nach Aufbau eines globalen Referenzsystems war es möglich, bereits nach einer Messzeit von 2 Jahren Plattenbewegungen mit Millimeter-Genauigkeit zu bestimmen [Reigber & Gendt 1996]. Um die Bewegung einer Platte zu ermitteln, müssen mindestens drei Stationen auf der Platte installiert sein. Andererseits kann die Änderung des Abstands zwischen zwei Stationen, die auf verschiedenen Platten liegen, gemessen werden. Bei dem Vergleich der Relativbewegungen zwischen einer Station auf Hawaii bzw. einer anderen im Bayerischen Wald (Wettzell) und einer Anzahl von Messpunkten auf verschiedenen Platten ergaben sich erstaunlich gute Übereinstimmungen mit den Werten, die mit dem NUVEL-Modell errechnet wurden, aber auch einige signifikante Abweichungen (Abb. 2.13a).

      Die Abweichungen betreffen zum Beispiel die Werte zwischen Hawaii und Punkten am Westrand der Nordamerikanischen Platte. In dem tektonisch komplizierten Gebiet entlang der Grenze zwischen Pazifischer und Nordamerikanischer Platte manifestiert sich junge einengende und dehnende Verformung durch Auffaltung und Beckenbildung. Dies führt zu individuellen Bewegungen kleiner Schollen, die nicht mit den Bewegungen der großen Platte, der sie angehören, konform gehen.

      Drei Punkte, die alle auf der Pazifischen Platte liegen (Hawaii und Tahiti im offenen Pazifik, Kalifornien westlich der San-Andreas-Störung), sollten nach der strikten Definition der Platten keine Relativbewegung zueinander zeigen (NUVEL-Werte: 0 mm; Abb. 2.13a). Dennoch entfernen sich die beiden letztgenannten Punkte von Hawaii um Beträge von etlichen Millimetern pro Jahr. Dies lässt den Schluss zu, dass Platten auch intern einer gewissen Deformation unterliegen können, wie im vorhergehenden Kapitel aufgrund der Erdbebentätigkeit bereits festgestellt wurde. Die Bewegungsbeträge dieser „Intraplatten-Tektonik“ sind aber zumindest eine Größenordnung kleiner als jene an den Plattengrenzen. Auch östlich des Atlantiks wurden solche Intraplatten-Bewegungen festgestellt. Das Böhmische Massiv, in dem die Station Wettzell liegt, nähert sich Skandinavien um etwa 3 mm/J. an, obwohl beide Regionen auf der Eurasischen Platte liegen. Zwischen Wettzell und dem südlichen Afrika wäre Konvergenz zu erwarten, weil sich der alpinmediterrane Gebirgsgürtel weiterhin einengt (NUVEL-Berechnung: 8 mm Annäherung pro Jahr), die GPS-Daten zeigen aber eine leichte Auseinanderbewegung der beiden Punkte an. Dies lässt auf Dehnungserscheinungen im Mittelmeer oder auf dem afrikanischen Kontinent schließen.

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      Die Messung der absoluten Plattenbewegungen erfordert ein festes Koordinatensystem, das im Schwerpunkt der Erde zentriert ist und durch den geographischen Pol (z-Achse) und den Frühjahrspunkt der Ekliptik (x-Achse) bestimmt wird. Der direkte Vergleich der absoluten Plattenbewegungen, die mit GPS und mit NUVEL berechnet wurden, zeigt weitgehend sehr gute Übereinstimmung (Abb. 2.13b). Die Bewegungspfeile führen die NW- und NO-Drift der Kontinente zu beiden Seiten des Atlantiks vor Augen, wie dies am Beispiel des Heißen Flecks von Tristan da Cunha dargelegt wurde (Abb. 2.6). Ebenso kommen die rasche Auseinanderbewegung zwischen Pazifischer und Nazca-Platte und die zum Teil komplexen Konvergenzbewegungen entlang der Subduktionszonen im westlichen Pazifik zum Ausdruck.

      Laurasia: Solange das plattentektonischen Konzept noch jung war, wurde immer wieder Kritik an ihm geäußert, weil das Plattenbewegungs-Muster vor allem in zwei Bereichen angeblich widersprüchlich ist. Ein vielfach vorgebrachtes Problem betrifft die schlechte Abgrenzung der Eurasischen von der Nordamerikanischen Platte im Osten Sibiriens. Tatsächlich scheinen Eurasische und Nordamerikanische Platte eher einer einzigen Riesenplatte anzugehören (Abb. 1.2). Entlang der in den meisten Darstellungen gezeigten Grenze zwischen diesen Platten in Nordost-Asien finden nur geringe Relativbewegungen in Gebirgszonen statt (Abb. 2.17). Diese Bewegungen stellen eher Intraplatten-Tektonik dar, als dass sie eine Plattengrenze markieren. Der nördliche Mittelatlantische Rücken zieht sich durch das Polarmeer mit Spreizungsraten unter 1,5 cm/Jahr. Im Bereich des Werchojansk-Gebirges in Ostsibirien treten sowohl leichte Dehnungs- als auch Einengungsbewegungen auf. In dieser Region liegt vermutlich der Rotationspol für die arktische Spreizungszone. Die Dehnungsbewegung von etwa 2 cm/Jahr im nördlichen Atlantik südlich von Island wird durch die Bewegungen in Sibirien nicht kompensiert. Dieser Widerspruch ist aber nur ein scheinbarer. Wenn man eine Mütze über den Kopf zieht, dehnt sie sich rundum. Eine ähnliche Bewegung kann insgesamt die Laurasische Platte durchführen und somit einen Riss auf der einen Seite bekommen, ohne dass diese Dehnungserscheinung an anderer Stelle auf dieser Platte kompensiert wird. Als Laurasische Platte bezeichnen wir die Großplatte, die aus dem Großteil von Eurasien und Laurentia (= Nordamerika; der Name stammt von der Latinisierung des Sankt-Lorenz-Stroms) besteht. Es ist wahrscheinlich sinnvoller, eine Laurasische Platte zu definieren, anstatt das Problem der unklaren Plattengrenze in Nordost-Asien im Raum stehen zu lassen. Die Laurasische Platte unterteilt sich demnach in die Eurasische und die Nordamerikanische Teilplatte (Abb. 2.17).

       Herdflächenlösungen von Erdbeben

      Die Raumlage der Bewegungsflächen an Plattengrenzen kann mit Hilfe von Erdbeben bestimmt werden. Wird ein Erdbeben an einer Störungsfläche ausgelöst, dann verschieben sich die beiden Blöcke entlang der Fläche ruckartig um maximal einige Meter. Dabei entstehen die seismischen Primärwellen, die in der Fortpflanzungsrichtung, also longitudinal schwingen. Sie sind schneller als die transversal schwingenden Sekundärwellen. Vom Erdbebenherd gehen beim Erdstoß in jenen beiden Quadranten, die in der Bewegungsrichtung jedes Blocks liegen, die Primärwellen in der Weise weg, dass ein Beobachter auf der Erdoberfläche zuerst einen Stoß erhält: Die Welle setzt mit einer kompressiven Bewegung ein (kompressiver Einsatz; Abb. СКАЧАТЬ