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Ozeanbodenspreizung
Ozeanbodenspreizung (engl.: Seafloor
spreading) ist ein geologischer Prozess, der entlang Mittelozeanischer Rücken auftritt, wo sich durch Vulkanismus beständig
neue Ozeanische Kruste bildet und sich langsam von dort fortbewegt.
Dieser Vorgang wurde Anfang der 1960er Jahre von
Forschungsschiffen entdeckt und gab den ersten messbaren Hinweis auf
die wenig später formulierte
Theorie
der Plattentektonik.
Die Plattentektonik erklärt die Kontinentalverschiebung und andere damit in Zusammenhang stehende
Abläufe in der Erdkruste.
Während die ozeanischen Platten auseinanderwandern, bringt aufsteigendes Magma
aus der Asthenosphäre zwischen den Platten eine neue Erdkruste hervor. Es
bilden sich Mittelozeanische Rücken, das sind untermeerische
Gebirgszüge, die entlang der Plattengrenzen ein weltumspannendes,
zehntausende Kilometer langes Netz mit vielfältiger vulkanischer
Aktivität bilden.
Prinzip der Ozeanbodenspreizung in der Animation
Grundlagen und Begriffe
Die äußere starre Hülle der Erde, die Lithosphäre, besteht aus Platten von mitunter vielen Millionen Quadratkilometern Fläche, die auf der weicheren Asthenosphäre „schwimmen“ und sich relativ zueinander bewegen. Dabei bewegen sich einige unmittelbar aneinander grenzende Platten voneinander weg (Plattendivergenz). Die Nahtstelle zwischen zwei solchen Platten liegt typischerweise mitten im Ozean und wird Spreizungszone, in geometrischem Zusammenhang auch Spreizungsachse, genannt. Die dortigen Plattengrenzen zeichnen sich durch dünne, neu gebildete ozeanische Erdkruste aus, die sich über einer flachen Magmakammer befindet. Die Spreizungszone mit den noch warmen Plattenrändern erhebt sich durch Auftrieb (Isostasie) zu einem unter Wasser gelegenen Gebirgszug. Diese sogenannten mittelozeanischen Rücken bilden ein weltumspannendes, zehntausende Kilometer langes Netz mit vielfältiger vulkanischer Aktivität.
Das Magma schmilzt unter der Spreizungszone durch Druckentlastung aus dem heißen Gestein des Erdmantels aus. Die Schmelze sammelt sich in der Magmakammer unterhalb der Spreizungszone. Von dort steigt sie in regelmäßigen Schüben in Richtung Meeresboden auf und bildet an der Oberfläche eine Schicht basaltischer Kissenlava. Jener Teil der Lava, die nicht den Meeresboden erreicht, verbleibt in den zentimeterbreiten Spalten, die durch die Spreizung entstanden sind, erkaltet dort und bildet die mittlere Schicht der frischen Erdkruste. Die untere Schicht entsteht aus Material, das mehr oder weniger kontinuierlich an den Rändern der Magmakammer auskristallisiert. Das entsprechende Tiefengestein wird Gabbro genannt.
Die Spreizungsrate ist die Differenz der Driftgeschwindigkeiten beider Platten quer zur Spreizungsachse. Zum Beispiel verbreitert sich der Atlantische Ozean im Durchschnitt um rund 2,5 cm im Jahr* und seine älteste ozeanische Kruste, nahe der Kontinentalränder, ist etwa 130 Millionen Jahre alt. Die weltweit höchste Spreizungsrate weist mit 14,5 cm pro Jahr der südliche Ostpazifische Rücken auf.
Ursachen
Als wichtigster Antrieb der Spreizung gilt das Abtauchen ozeanischer Lithosphäre in den tieferen Erdmantel (Subduktion), nachdem sie sich (oft über viele 10 Millionen Jahre hinweg) langsam von der Spreizungszone entfernt hat, abgekühlt ist und ihre Dichte zugenommen hat. Im Erdmantel wächst die Dichte der abgetauchten Kruste durch die Umwandlung von Basalt in Eklogit soweit an, dass eine fortwährende Zugwirkung – englisch slab pull genannt – entsteht. Ein weiterer Antrieb wird im Eigengewicht der aufgewölbten, jungen ozeanischen Kruste der Mittelozeanischen Rücken vermutet, welche eine von der Spreizungszone weg gerichtete Hangabtriebskraft – englisch ridge push genannt – erzeugt, die die Platten zusätzlich auseinander treibt. Eine eher geringe Bedeutung für die Plattenbewegungen wird heute der Reibung der Konvektionsströme an der Grenzfläche zwischen Asthenosphäre und Lithosphäre zugesprochen.
Entstehung
Ozeanische Spreizungszonen nehmen ihren Anfang wahrscheinlich in ausgedehnten kontinentalen Riftzonen. Als Paradebeispiel für ein solches Grabenbruchsystem gilt der Große Afrikanische Grabenbruch, der sich abschnittsweise (Rotes Meer, Golf von Aden) bereits zu ozeanischen Spreizungszonen entwickelt hat.
Nebenäste des Grabenbruchsystems, aus dem der Zentralatlantik hervorging, sind heute noch an der Ostküste Nordamerikas in Form von verfüllten, parallel zur Küste verlaufenden Sedimentbecken mit Ablagerungen aus Obertrias und Jura erhalten (siehe Newark-Supergruppe).