Okt24

Die Theorie des Wilson-Zyklus befasst sich mit Modellen zu jenen Prozessen, die das Entstehen und Vergehen von Gebirgen und Ozeanen erklären möchte. Sie geht auf den Geophysiker Tuzo Wilson zurück und stellt die Weiterentwicklung von Alfred Wegeners Theorie der Kontinentalverschiebung dar. Dabei wird vor allem auf Grund von geophysikalischen und geologischen Untersuchungen im ozeanischen Bereich angenommen, dass Teile der Erdkruste verschiebbar sind.

Alfred Wegener stellte 1912 die Hypothese der Kontinentalverschiebung auf, ging allerdings nur von der Beweglichkeit der Kontinente aus. Wie wir heute wissen, betrifft die Verschiebung oder Drift nicht nur Kontinente. So wurde aus der Theorie der Kontinentaldrift die Theorie der Plattentektonik. Man geht dabei von einer Erdkruste aus, die aus gegeneinander verschiebbaren Platten besteht, und deren Bewegungen zur Entstehung von Gebirgen und Ozeanen, Tiefseegräben und Inselbögen, Riftzonen und Mittelozeanischen Rücken, Hot Spots und Subduktionszonen führen.

Der Wilson-Zyklus beschreibt und erklärt also die verschiedenen Stadien und Ergebnisse eines plattentektonischen Zyklus, der etwa 300 bis 500 Millionen Jahre dauert.

Ein Zyklus durchläuft verschiedene Stadien

Die Stadien eines Wilson-Zyklus am Beispiel rezenter Erscheinungsformen der Plattentektonik © Hannes Grobe/AWI, CC BY 3.0

Die Stadien eines Wilson-Zyklus am Beispiel rezenter Erscheinungsformen der Plattentektonik © Hannes Grobe/AWI, CC BY 3.0

Ein Graben bricht auf: Kontinentalplatten driften auseinander

Im Erdinnern schwächen Wärmeströme z. B. von Hotspots die Gesteine der Kruste und ein kontinentaler Grabenbruch kann entstehen. Ein bekanntes Beispiel ist das Ostafrikanische Graben-System.

Ostafrikanisches Riftsystem (rot) mit Rotmeer-Graben (grün) © CC BY-SA 3.0

Ostafrikanisches Riftsystem (rot) mit Rotmeer-Graben (grün) © CC BY-SA 3.0

Der Rotmeer-Graben, der Afrika von Asien trennt und vom Roten Meer bedeckt ist, stellt die Weiterentwicklung dar. Hier gelangen Gesteinsschmelzen in den Graben und bilden neuen Meeresboden, wobei sich allmählich ein Ozean bildet. Typisch für solche frühen Ozeanbecken sind erzhaltige Wässer, die sogenannten “Black and White Smokers“.

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Der Mittelozeanische Rücken: Ein Ozean und ozeanische Kruste entsteht

Während des Atlantik-Stadiums füllen aus dem Erdmantel aufsteigende Gesteinsschmelzen das Ozeanbecken. Im Zentrum eines solchen Ozeans liegt ein mittelozeanischer Rücken, aus dem laufend Lava austritt. Auf beiden Seiten des Rückens entsteht durch Abkühlung die neue, ozeanische Kruste.

Der Mittelatlantischen Rücken: die Farbe Rot stellt die jüngsten Gesteine dar © gemeinfrei

Der Mittelatlantischen Rücken: die Farbe Rot stellt die jüngsten Gesteine dar © gemeinfrei

Ein typisches Beispiel dafür ist der zwischen Amerika und Europa/Afrika über tausende Kilometer verlaufende Mittelatlantische Rücken. In diesem Bereich kommt es immer wieder zu gewaltigen Vulkanausbrüchen und zur Entstehung neuer Inseln. Ein Beispiel dafür ist Island. →
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Subduktion: Das Verschwinden von Ozean und ozeanischer Kruste

Im Pazifik-Stadium taucht die ozeanischen Kruste bzw. Platte an ihrem Rand allmählich unter die kontinentale Platte ab, da sie spezifisch schwerer ist. Man nennt diesen Vorgang Subduktion.

Subduktion ozeanischer Kruste mit Lithosphäre unter kontinentale Platte und Lithosphäre © CC BY-SA 3.0

Subduktion ozeanischer Kruste mit Lithosphäre unter kontinentale Platte und Lithosphäre © CC BY-SA 3.0

Als Folge der Subduktion bildet sich am Plattenrand ein Tiefseegraben. Tiefseegräben sind rund um den Pazifik vorhanden, z. B.  der Atacamagraben vor der Westküste Südamerikas und der Mexikograben vor der Westküste Zentralamerikas. In der Regel wird das Abtauchen von Erdbeben begleitet. Beim Abtauchen wird gleichzeitig das Material der ozeanischen Platte in grösseren Tiefen wieder aufgeschmolzen und kann am Rand der Kontinentalplatte als Magma aufsteigen. So entstande Vulkanketten markieren dann die Grenze zwischen den Platten. Beispiel sind die Kordilleren Mittel- und Südamerikas oder die Erdbebenregion um die Andreasspalte in Kalifornien.

Im Mittelmeer-Stadium wird ein Ozean immer weiter eingeengt, weil die ozeanische Platte unter der kontinentalen verschwindet.
Eine solche Subduktion vollzieht sich gegenwärtig im Mittelmeerraum. Die gegeneinanderdriftende Eurasische und Afrikanische Platte engen das Mittelmeerbecken immer mehr ein bis es in einigen Millionen Jahren verschwunden sein wird.

Die sieben Schwestern
Wenn die Erde bebt

Plattenkollision: ein Faltengebirge entsteht

Im Himalaya-Stadium, wie dieses Stadium genannt wird, ist der Ozean verschwunden. Indem nun Kontinent mit Kontinent kollidiert, kommt es durch den starken Druck zur Verfaltung der kontinentalen Krusten. Faltengebirge wie die Anden, der Himalaja oder die Alpen entstehen. Setzt sich der Prozess des Zusammenschiebens fort, können sich einzelne Teile oder sogenannte Späne übereinander schieben. So entsteht ein Deckengebirge. Als Beispiel dienen die Alpen mit seinem gut erforschten Deckenbau.

Abtragung und Ende des Zyklus

Wenn ein Faltengebirge entsteht und herausgehoben wird, beginnt zugleich die Abtragung. Ist das Gebirge völlig abgetragen, befindet sich der Wilsonzyklus in seiner letzten Phase, der Ruhephase. Jetzt können die Kontinente wieder aufbrechen und mit dem Graben-Stadium in einen neuen Zyklus eintreten.

Animation eines Wilson Zyklus

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