Lithosphäre

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Querschnitt durch die Erde (4: Lithosphäre)

Die Lithosphäre [litoˈsfɛːrə] (feste Gesteinshülle, von griechisch λίθος líthos ‚Stein‘ und σφαίρα sphära ‚Kugel‘) umfasst die Erdkruste und den lithosphärischen Mantel.

Nach dem rheologischen Modell der Erde befindet sich unterhalb der Lithosphäre die Asthenosphäre. Das Gestein der Lithosphäre weist ein annähernd elastisches Verhalten auf. Der Übergang zur Asthenosphäre ist dadurch gekennzeichnet, dass das Material die Elastizität verliert und sich schließlich duktil vergleichbar einer zähen Flüssigkeit verhält. Dies kann mit Hilfe von seismologischen Messungen untersucht werden.

Die Grenzfläche innerhalb der Lithosphäre zwischen der Kruste und dem darunter liegenden Mantel wird als Mohorovičić-Diskontinuität (kurz: Moho) bezeichnet. Unterhalb eines mittelozeanischen Rückens zeigt die Moho auch den Übergang zur Asthenosphäre an, da dort der lithosphärische Mantel fehlt.

Aufbau

Karte der aktiven Plattengrenzen
Die Lithosphäre (grau) bildet die äußerste Schale im inneren Aufbau der Erde

Die Mächtigkeit der Lithosphäre variiert von wenigen Kilometern am mittelozeanischen Rücken bis 100 km oder 200 km auf den Kontinenten und beträgt im Mittel etwa 100 km. Die Moho befindet sich unter einem Gebirge in Tiefen von 30–50 km, während sie unterhalb des Ozeans nur in Tiefen von 5–7 km liegt.

Die Lithosphäre ist in sieben große Lithosphärenplatten unterteilt, die in unterschiedlichem Maße aus Anteilen von kontinentaler und ozeanischer Erdkruste bestehen. Diese Platten liegen über der so genannten Asthenosphäre und befinden sich in ständiger Bewegung die durch thermische Konvektionsströmungen im Erdmantel verursacht wird. Dies sind die Pazifische Platte, die Antarktische Platte, die Nordamerikanische Platte, die Südamerikanische Platte, die Afrikanische Platte, die Eurasische Platte und die Australische Platte. Hinzu kommen zahlreiche kleine Platten, die jedoch eine bedeutend kleinere Fläche einnehmen.


Dynamik

Konvergierende Lithosphärenplatten

Diese recht spröden Platten „schwimmen“ auf der vergleichsweise duktilen Asthenosphäre (Isostasie). Sie befinden sich in ständiger Bewegung mit Relativgeschwindigkeiten bis 10 cm pro Jahr. Als eine Ursache dieser Kontinentaldrift werden thermische Konvektionsströmungen im Erdmantel angenommen.

Das Verhalten einer Platte richtet sich danach, ob es sich um kontinentale Erdkruste oder ozeanische Erdkruste handelt. Die Dynamik, Bewegung und Ausbildung wird durch die Plattentektonik beschrieben. Diese Bewegungen führen

  • bei konvergierenden (zueinanderdriftenden) Platten zum
    • Hinabgleiten der schweren ozeanischen Lithosphäre unter die kontinentale (Subduktion), wodurch Tiefseerinnen und Gebirgszüge entstehen (zum Beispiel Japanische Inseln und Japangraben, Anden und Peru- bzw. Atacamagraben).
    • Hebung riesiger Faltengebirge durch Kollision zweier Kontinentalplatten (zum Beispiel Himalaya, Alpen). Hierbei wird häufig bei einer der beiden beteiligten Platten die Kruste vom lithosphärischen Mantel abgetrennt (Delamination).
  • bei divergierenden (auseinanderdriftenden) Platten zu Spalten in den Ozeanen, die durch aufsteigendes und sofort erstarrendes Magma gefüllt werden und dabei entlang der mittelozeanischen Rücken ständig neue ozeanische Kruste bilden (Ozeanbodenspreizung). Unterwassergeysire produzieren dabei am Ozeanboden große Mengen an Gasen und heißen mineralische Lösungen, wodurch in diesen Gebieten schwarz oder weiß „rauchende“ Türme, so genannte Black Smoker oder White Smoker, entstehen (siehe Lost City).
  • bei Platten mit Relativbewegungen quer zueinander zu Verschiebungen bzw. gegenseitigen Verzahnungen der Platten und dadurch in der Folge oft zu starken Erdbeben. Ein Beispiel für dies ist die San-Andreas-Verwerfung.

Als Folge der Plattentektonik finden sich in den aktiven Gebieten in unterschiedlichem Ausmaß Erdbeben und Vulkanismus. Außerdem unterscheiden sich die kontinentale und die ozeanische Erdkruste in ihrem Alter. Während ozeanische Erdkruste in der Regel nur 160–190 Millionen Jahre alt wird, gibt es 3,8 Milliarden Jahre alte kontinentale Erdkruste.

Siehe auch

  • Oberer Erdmantel
  • Geologie, Pedosphäre
  • Subduktionszone

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