Die plattentektonische Subduktion (von lat. sub „unter“, ducere „führen“) oder Unterschiebung ist das Abtauchen einer ozeanischen Lithosphärenplatte unter eine andere. Das Gegenteil, eine Auf- oder Überschiebung, wird als Obduktion bezeichnet. Die Transgression von Landmassen bezeichnet etwas anderes.
Als Subduktionszone bezeichnet man in der geowissenschaftlichen Theorie der Plattentektonik einen Bereich der Lithosphäre, an dem eine Lithosphärenplatte unter eine andere taucht (Subduktion).
Bei einer Subduktionszone handelt es sich um eine konvergierende Plattengrenze, an der entlang zwei Lithosphärenplatten (die aus Krustenmaterial und lithosphärischem Mantel bestehen) miteinander kollidieren. Es wird hierbei eine ozeanische Platte (aufgrund ihrer höheren Dichte) von einer anderen Platte überschoben. Die schwerere ozeanische Platte weicht nach unten aus und taucht in den zähen Erdmantel ein, wo sie weiter absinkt.
Aufbau einer Subduktionszone Bearbeiten
Im Abtauchbereich der ozeanischen Platte bilden sich Tiefseerinnen wie z. B. die mit bis zu 11.034 m tiefste submarine Rinne der Erde, die Marianentiefseerinne und an Land entsteht ein Faltengebirge z.B. die Anden. Desweiteren kann es noch mehr oder weniger gut ausgebildete Becken-Strukturen geben die je nach Lage vor oder hinter dem magmatischen Bogen, als Fore- oder Backarc-Becken bezeichnet werden (siehe auch Backarc-Becken).
Erdbeben Bearbeiten
Subduktionszonen sind infolge der gegeneinander gerichteten Plattenbewegungen erdbebengefährdet. Beim Abtauchen verhaken sich die beiden Platten und bauen erhebliche Spannungen im Gestein auf, deren ruckartige Freisetzung an der Erdoberfläche zu Erdbeben und untermeerischen Beben (auch Seebeben genannt) mit Tsunamis führen kann. Ein solches Beben einer Subduktionszone ereignete sich am 26. Dezember 2004 im Sundagraben (siehe auch Seebeben im Indischen Ozean 2004). Die Zone, in der diese Erdbeben entstehen, heißt Wadati-Benioff-Zone.
Metamorphose der abtauchenden Platte Bearbeiten
Eine abtauchende ozeanische Platte enthält große Mengen an freiem (durch die vorhandenen Störungen)[1] oder in Mineralen gebundenem Wasser sowie andere leicht flüchtige (volatile) Elemente (wie z.B. CO2), diese Verbindungen und Elemente werden durch die Zunahme von Druck und Temperatur in mehreren Phasen freigesetzt (hiebei findet eine Metamorphose der subduzierenden Gesteine statt), womit auch eine Erhöhung der Dichte einhergeht. Erst durch diese Metamorphose ist ein tiefes Absinken der überschobenen ozeanischen Platte möglich. Die bei dieser Metamorphose freigesetzten Fluide sind auch bedeutend für den Vulkanismus an Subduktionszonen.
Vulkanismus Bearbeiten
Die bei der Metamorphose (siehe vorheriger Abschnitt) freigesetzten Fluide (unter diesen Temperatur und Druckbedingungen spricht man von einem überkritischen Zustand und daher von keiner Flüssigkeit) wird der Schmelzpunkt des umgebenden Gesteins herabgesetzt und es kommt zum Aufschmelzen von Teilen des Gesteins. Das entstandene Magma steigt auf, bleibt aber oft innerhalb der Erdkruste stecken und erstarrt dort zu großen Plutonen.[2]
Das zur Erdoberfläche durchstoßende Magma bildet charakteristische Ketten von Vulkanen. Wo eine ozeanische Platte unter eine andere ozeanische Platte abtaucht, bilden sich Inselbögen wie z. B. die Aleuten. Wenn eine ozeanische unter eine kontinentale Platte taucht, entsteht eine Vulkankette wie die Anden. Entlang der Subduktionszonen des Pazifischen Ozeans bilden die Vulkanketten und Inselbögen den Pazifischen Feuerring.
Das für Subduktionszonen typische Fluid reiche andesitische und damit zähflüssige Magma führt zu explosiven Ausbrüchen und zur Bildung von mächtigen Schichtvulkanen. Beispiele mit besonders explosiven Ausbrüchen sind der Krakatau 1883, der Mount St. Helens 1980 und der Pinatubo 1991.
Eine weitere mögliche Folge der Subduktion sind Petit Spots. 2006 wurden diese etwa 50 Meter hohe Vulkane im Japangraben in 5000 m Tiefe auf der abtauchenden Platte erstmals beobachtet. Es wird vermutet, dass durch die Verbiegung der abtauchenden Platte dort Risse und Spalten entstehen und deshalb aus der Asthenosphäre Magma bis zum Ozeanboden aufsteigen kann.[3]
Bedeutung für die Plattentektonik Bearbeiten
Da die kontinentale Kruste spezifisch leichter als die ozeanische Kruste ist, kommt es in der Erdgeschichte großräumig immer zur Subduktion von Meeresboden: Plattenränder mit ozeanischer Kruste tauchen in den Mantel ab, wo sie metamorph umgewandelt werden, womit in erster Linie eine Entwässerung der Platte einhergeht. Dabei kommt es teilweise zur Hebung der überschiebenden oberen (häufig kontinentalen Platte) sowie zu Erdbeben durch die bei der Subduktion aufgebauten Spannungen und die Reibung.
Die im oberen Erdmantel durch die subduzierte Platte freigewordenen Fluide oder Volatile verlassen diese und steigen entweder durch vorhandene Klüfte und Störungen bis an die Erdoberfläche auf, oder verursachen im oberen Erdmantel ein partielles Aufschmelzen von Gestein und damit den typischen Vulkanismus an Subduktionszonen. Der Großteil einer abtauchenden Platte sinkt im plastischen Mantel mindestens bis zur Mantelübergangszone und wahrscheinlich noch weiter bis zur Kern-Mantel Grenze ab.
Lokal kommt es allerdings vor, dass beim zusammenprall von kontinentaler und ozeanischer Kruste Terrane auf die Kontinente aufgeschoben, dabei Teile der ozeanischen Kruste an der Kontinentalkante abgeschert, und ebenfalls obduziert werden.
Die Subduktion gleicht den Raumgewinn durch die neu entstehende ozeanische Kruste bei der Ozeanbodenspreizung an den mittelozeanischen Riftzonen aus.
Auswirkungen Bearbeiten
Durch diesen Vorgang wird der gesamte Meeresboden ständig erneuert, weshalb es nur in geologischen Ausnahmesituationen wie im Mittelmeer oder bei Ophiolithen ozeanische Kruste gibt die älter als 200 Millionen Jahre ist.[4]
Weitere Hypothesen Bearbeiten
Nach anderen Hypothesen ist bei breiten Kontinentalrändern von mehreren hundert Kilometern Länge ein Subduktionsvorgang nicht möglich, da der betreffende Kontinent tief in den Erdmantel gedrückt wird. Deshalb kommt es vielmehr zum Anwachsen der Kontinentalmasse durch Akkretion und der Quetschung der Kanten zu einem Faltengebirge.
Siehe auch Bearbeiten
Weblinks Bearbeiten
- Subduktion
- SFB 574 - Volatiles and Fluids in Subduction Zones: Climate Feedback and Trigger Mechanisms for Natural Disasters
- Vom Meeresboden zum Vulkangipfel Video über die Arbeit des Kieler Sonderforschungsbereichs (SFB) 574 Volatile und Fluide in Subduktionszonen vom GEOMAR I Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel.
- Simon Wellings: Oceanic crust – that sinking feeling, All-Geo-Blogs, Metageologist, 9. September 2012 (englisch)
Einzelnachweise Bearbeiten
- ↑ Seismic evidence of tectonic control on the depth of water influx into incoming oceanic plates at subduction trenches. M. Lefeldt, C. R. Ranero, I. Grevemeyer. Article first published online: 18 MAY 2012. DOI: 10.1029/2012GC004043
- ↑ W. Frisch, M. Meschede: Plattentektonik. Primus Verlag, Darmstadt 2009, ISBN 978-3-89678-656-2
- ↑ geowissenschaften.de: Rätselhafte Mini-Vulkane – „Petit Spots“ am Japangraben
- ↑ J.Grotzinger u.a.: Allgemeine Geologie. Spektrum Akademischer Verlag, Berlin/ Heidelberg 2008, ISBN 978-3-8274-1812-8, S. 42
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