Der 31-jährige Meteorologe und Professor für kosmische Physik an der Universität Marburg, Alfred Wegener, löste im Januar 1912 auf der Hauptversammlung der Geologischen Vereinigung in Frankfurt am Main eine Revolution aus.
Er stellte eine neue Theorie über die Entstehung der Kontinente auf. Die sollte das starre Weltbild der Geologie für immer verändern. Statt einer fixen Verteilung von Land und Meer entwarf Wegener das Bild einer dynamischen Erde: Kontinentplatten driften umher, kollidieren und trennen sich wieder.
Bei Zusammenstößen entstehen Gebirgsketten. Zwischen den Kontinenten öffnen sich Ozeane – und schließen sich wieder. Erst ein halbes Jahrhundert nach Wegeners Auftritt in Frankfurt wurde seine Theorie physikalisch bestätigt.
Auch heute noch forschen Geologen und Geophysiker an den Prozessen der Neubildung und des Recyclings der Erdkruste. Und immer wieder können sie diesem Kreislauf erstaunliche Erkenntnisse entlocken.
Die Ergebnisse der Wissenschaftler betreffen jeden von uns. Der Meeresgeologe Professor Peter Herzig ist Direktor des Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Geomar in Kiel. Er macht deutlich, wie sehr die unruhigen tektonischen Platten das Leben von Menschen weltweit beeinflussen.
„Jüngste Beispiele, die unmittelbar mit der Dynamik unseres Planeten zusammenhängen, sind natürlich das Seebeben und der Tsunami in Japan, die letztlich zur deutschen Energiewende führten.
Oder die Ausbrüche des Grimsvötn- und des Eyjafjallajökull-Vulkans, die den europäischen Flugverkehr zeitweise lahmlegten“, sagt Herzig und weiter: „Gerade etwa an den Auswirkungen der Reaktorkatastrophe in Fukushima sieht man, welchen Einfluss die Prozesse der Plattentektonik auch auf das moderne Leben hier in Deutschland haben können.“
Daran dachte Wegener vermutlich nicht, als er seine Theorie entwarf. Womöglich hatte er aber die Umrisse der Kontinente auf der Landkarte bemerkt, die, wie ein Puzzle zusammengefügt, beinah ein Ganzes ergeben.
Vielleicht ist er auch durch die Verteilung der Pflanzen- und Tierarten auf den verstreuten Erdteilen darauf gekommen, dass es irgendwann einen einzigen, zusammenhängenden Urkontinent gegeben haben muss.
Dieser, so wird sich Wegener korrekt überlegt haben, ist im Lauf der Erdgeschichte – in verschiedene Schollen geteilt – auseinandergetrieben. So haben sich nach Wegeners Theorie die Ozeane und Kontinente bis heute auf der Erdkugel verteilt.
Der Wissenschaftshistoriker Reinhard Krause von dem nach dem Forscher benannten Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven verweist auf die Grundzüge von Wegeners Modell: „Der Kern der These lautete, dass die Verteilung der Kontinente und Ozeane sich stetig ändern würde, weil die Kontinente wandern.“
Mit dieser Idee habe der fachfremde Wissenschaftler mit einem Schlag eine Reihe von wissenschaftlichen Rätseln gelöst, so Krause. „Mit der Idee der driftenden Kontinente lieferte der junge Wissenschaftler – quasi nebenbei – eine Erklärung für die Befunde von Paläontologen und Tier- und Pflanzengeografen, die bis dahin keine plausible Erklärung für das Auftreten gleicher Arten auf verschiedenen Erdteilen hatten.“
Vor Wegener sei die Erde als starrer Felsbrocken angesehen worden, dessen Gebirge mit dem Schrumpeln eines austrocknenden Apfels verglichen wurden. Man kann sich vorstellen, wie irritiert und verärgert die Vertreter der alten Lehre auf das Bild einer dynamischen Erde reagierten.
Doch warum sich die Platten bewegten, darüber spekulierte Wegener nur. Er fand keine befriedigende Lösung. Die Bestätigung seiner Theorie brachten erst Untersuchungen der magnetischen Eigenschaften der Ozeanböden. Am Meeresgrund befinden sich Nahtstellen der Kontinentalplatten, sogenannte Mittelozeanische Rücken.
An diesen Stellen brodelt stetig heiße Lava aus dem Erdinneren hoch zu den kalten Ozeanen. Das Meer kühlt die Gesteinsmassen ab. So entsteht wie in zwei Wällen um einen Graben herum immer neuer Meeresgrund. In der Lava sind magnetische Eisenmineralien enthalten, die sich während des Erstarrens nach dem gerade aktuellen Erdmagnetfeld ausrichten.
So konnten die Geologen ein magnetisches Streifenmuster auf dem Meeresboden erkennen. Da das aktuelle Erdmagnetfeld zu einer bestimmten Zeit bekannt ist, belegen diese Streifen, dass immer neuer Meeresboden entstanden ist. Der bewegte sich zu den Seiten, und die Kontinente bewegten sich gemäß Wegeners Theorie von diesen Nahtstellen weg.
Tatsächlich konnten die Forscher sogar erkennen, in welche Richtung und mit welcher Geschwindigkeit sich die Platten verschoben. Der Prozess des „Seafloor-Spreading“ – der Ausbreitung des Meeresbodens – war entdeckt.
Doch ihre Erkenntnis konfrontierte die Forscher mit einem neuen Problem: Wird an den Mittelozeanischen Rücken neues Material erzeugt, müsste theoretisch der Erdumfang wachsen.
Geologen fanden eine Lösung: Sie entdeckten Bereiche, in denen ozeanische Kruste unter kontinentale in das Erdinnere abtaucht, die sogenannten Subduktionszonen. „Klassische Bereiche der Subduktionszonen findet man etwa rund um den Pazifik“, erläutert Meeresgeologe Herzig.
„Hier taucht die schwerere ozeanische Platte unter der leichteren kontinentalen Platte ab und wird in der Tiefe aufgeschmolzen.“ Mithilfe seismischer Verfahren und mit Untersuchungen des veränderlichen Erdmagnetfeldes gelang den Wissenschaftlern in den 60er-Jahren der Nachweis, dass die ozeanischen Platten aufgeschmolzen werden.
Und sie entdeckten die Bewegung von Magma im Erdmantel. Diese Bewegungen identifizierten sie als die Antriebsmechanismus der Plattenbewegungen. Wobei viele Details nach wie vor ungeklärt sind.
Gerade diese geologisch aktiven Grenzen zwischen den Platten sind Schwerpunkte der modernen Forschung: „Einmal laufen die Bewegungen der Platten gegeneinander“, erklärt Herzig. „Die Gesteinsschichten verhaken sich aneinander und bauen Spannungen auf. Wenn sich die Spannung löst, geschieht das mit einem gigantischen Ruck, den wir als Erdbeben wahrnehmen und der im Fall eines Meerbebens auch einen Tsunami auslösen kann.“
In anderen Fällen, wie etwa in der Türkei oder bei San Francisco, bewegen sich zwei Platten horizontal aneinander vorbei. Auch das Lösen dieser Spannungen führt zu unterschiedlich starken Beben. Doch es passiere in Subduktionszonen noch mehr, so Herzig.
„Einmal kommt es – wie etwa in Japan – immer wieder zu starken Erdbeben und einmal führt die Aufschmelzung der abtauchenden Platte zur Bildung von Vulkanen und von Kupfererz-Lagerstätten.“ An den Mittelozeanischen Rücken dagegen wird das in den Meeresboden eindringende Meerwasser stark erhitzt und chemisch verändert.
Als heiße Flüssigkeit zirkuliert es durch die ozeanische Platte und löst bestimmte Elemente aus dem Gestein. Beim Kontakt der heißen Lösung mit dem kalten Meerwasser am Meeresboden bilden sich schließlich meterdicke Erzablagerungen – die „Massivsulfide“.
An den Geburtsstätten der ozeanischen Platten fänden sich auch großflächige Gold-, Kupfer-, Silber- und Zinkablagerungen sowie seltene Elemente wie das Schwermetall Indium, erläutert Herzig: „War der Abbau der Lagerstätten im Meer bisher noch nicht lohnend, so wird sich das in der Zukunft aufgrund steigender Metallpreise sicherlich ändern.“
Viele der heutigen auf den Kontinenten liegenden Erzlagerstätten – wie etwa in Australien, im Harz, in Kanada oder im Ural gingen auf diesen Prozess zurück und seien Hinweise auf uralte und längst nicht mehr aktive plattentektonische Bewegungen.
Gewaltige Vulkane, die etwa die Subduktionszonen entlang des Pazifischen Ozeans säumen, sind ein weiteres Phänomen der Plattentektonik. Einen Sonderfall bildet dabei die Vulkaninsel Island im Atlantik. Hier durchbricht der Mittelozeanische Rücken die Wasseroberfläche und geht mitten durch die Insel.
Die Aschewolken der dortigen Vulkane legten bereits zwei Mal den europäischen Flugverkehr lahm. Die Flugsicherungsbehörde schätzte den volkswirtschaftlichen Schaden auf rund fünf Milliarden Euro. Allein die deutsche Lufthansa kosteten die vulkanischen Wolken 20 Millionen Euro.
Anhand solcher Zahlen werde schnell klar, wie verletzlich die moderne Gesellschaft durch geologische Vorgänge ist, sagt Herzig. „Wobei die Ausbrüche der letzten Jahre aus der erdgeschichtlichen Perspektive heraus nur sehr kurzzeitige Ereignisse waren.“
Welche Auswirkungen eine mehrere Monate andauernde Eruption eines Vulkans auf die Luftfahrt, die Wirtschaft und damit die gesamte Bevölkerung hätte, will man sich kaum ausmalen.
