Happy Birthday, Kontinentaldrift

5. Januar 2012 von Gunnar Ries in Geologie

Am 6. Januar jährt ich ein Jubiläum in der Geschichte der geologie zum 100. Mal. Denn am 6. Januar 1912 hielt Alfred Wegener anlässlich eines Treffens der Geologischen Vereinigung im Frankfurter Senckenberg-Museum einen Vortrag, bei dem er er seine Idee vom Urkontinent Pangaea vorstellte, der auseinander brach und dessen einzelne Teile als heutige Kontinente über die Erde driften. Dies ist die Geburtsstunde seiner Theorie von der Kontinentaldrift, die heute quasi als Keimling der modernen Theorie der Plattentektonik gilt. Die Idee erschien revolutionär. Die Kontinente sollten nicht mehr ortsgebunden sein, sondern sich in geologischen Zeiträumen über den Erdball bewegen, auseinander driften und kollidieren.

Alfred wegener um 1925

Alfred Wegener um 1925.

So etwas erschien lange Zeit unerhört. Die Gestalt der Kontinente sollte im Großen und Ganzen statisch sein, bestenfalls sorgten auf- und wieder abtauchende Landbrücken für Gelegenheiten, von einem Kontinent auf den anderen überzuwechseln.

Nur, so langsam hatte das schöne, festgefügte statische Weltbild einige ernste Schrammen abbekommen. Die großen Fortschritte, die in den Geowissenschaften gegen Ende des 19. Jahrhunderts erzielt wurden, führten zu unübersehbaren Problemen für das damals herrschende Bild von der Erde. Die Veränderungen, die sich im Verlaufe der Erdgeschichte abgespielt hatten, wurden einer abkühlungsbedingten Kontraktion des Planeten zugeschrieben. „Der Zusammenbruch des Erdballs ist es, dem wir beiwohnen“ hatte Eduard Suess  noch geschrieben und damit die alten Anschauungen ausführlich dargelegt.

Da waren zum Einen Erkenntnisse der noch recht jungen Wissenschaft der Biogeographie. Zum Beispiel war Alfred Russel Wallace eine Faunengrenze aufgefallen, welche die australische Fauna mit ihren Kakadus und Beuteltieren von der indoeuropäischen Fauna mit Drosseln Affen und Hirschen trennt.

Diese schmale, unsichtbare Linie verläuft genau zwischen den Indonesischen Inseln Bali und Lombok in einer nur rund 24 Kilometer breiten Meerenge. Auf Bali werden Drosseln, Bartvögel und Spechte angetroffen, aber schon auf Lombok gibt es diese nicht mehr. Stattdessen begegnet man Kakadus, Honigfressern und Buschhühnern.

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Darstellung der Wallaace Linie. [CC-BY-SA-2.5], durch Wikimedia Commons

Irgendeine rätselhafte Kraft hatte die beiden Faunenprovinzen hier so nahe zusammengebracht. Und es musste in nicht allzu ferner Zeit geschehen sein, denn sonst wäre diese Grenze nicht so scharf gewesen. Es gab also anscheinend Vorgänge auf der Erde, die Arten trennen, aber auch verschiedene Arten zusammenbringen konnten.

Mit der Entdeckung der Radioaktivität und der Tatsache, dass radioaktive Mineralien Wärme produzieren und sich daher die Erde möglicherweise nicht abkühlt, sondern eventuell sogar aufheizt, verlor die alte Kontraktionstheorie von Suess zunehmend an Boden. Allerdings sollte es noch viele Jahre dauern, bis sie aus der Geologie endgültig ausgemustert wurde.

Auch aus der Geologie selber kamen neue Erkenntnisse, die nicht so recht zu den alten Vorstellungen passen wollten. Kontinentale Geologen, die sich mit dem Aufbau der Alpen beschäftigten, fanden Hinweise auf große Krustenverkürzungen. Für die Kontraktionstheorie jedoch mit ihrem Bild des schrumpelnden Apfels waren die Ausmaße der Krustenverkürzungen zu groß.

Alfred Wegener war nicht der Erste, dem die Ähnlichkeit zwischen den Küstenlinien Afrikas und Südamerikas aufgefallen war ( darüber hatte sich schon darunter Alexander von Humboldt gewundert) und der daraus auf eine Wanderung der Kontinente schloss. So sprach schon Mantovani von "Kontinentalverschiebung". Und 1858 schlug Antonio Snider-Pellegrini vor, dass einstmals ein einziger Kontinent existiert habe, der dann aufgebrochen war und dessen Teile die heutigen Kontinente bilden.

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Antonio Snider-Pellegrinis Darstellung des geschlossenen und geöffneten Atlantiks.

Allerdings war Wegener einer der Ersten, die darüber hinaus geologisches Belegmaterial für eine Verbindung sammelten (Wegener 1912, 1915, 1929). Seine Überlegungen, die er damals im Januar 1912 auf einer Sitzung der Deutschen Geologischen Gesellschaft in Frankfurt am Main publik machte, basierten vor allem auf folgenden Beobachtungen:

  • Unterschiedliche Küstentypen. Den pazifischen Typ mit seinen zumeist küstenparallelen Randgebirgen und den atlantischen, der Abbrüche eines Tafellandes darstellt.
  • Höhenverteilung auf der Erdoberfläche. Betrachtet man die statistische Verteilung der Höhen auf der Erdoberfläche, so fallen zwei Maxima ins Auge: Eines bei rund 100 Metern über dem Meeresspiegel, das andere rund 5000 Meter darunter. Wegener folgerte daraus, das es einen grundsätzlichen Unterschied in der Zusammensetzung der kontinentalen und der ozeanischen Scholle gibt. 
  • Spuren der permokarbonischen Eiszeit, die aus Brasilien, Südafrika, Arabien, Indien und Australien bekannt sind. Bei einer fixistischen Betrachtung der Kontinente würde das eine Vereisung vom Südpol bis in Gebiete nördlich des Äquators bedeuten. 
  • Die auf allen heutigen Südkontinenten vergleichsweise einheitliche Fauna und Flora bis ins Mesozoikum (Glossopteris Flora). Erst danach erfolgte eine getrennte Entwicklung. Das Bedeutet, dass bis zu diesem Zeitpunkt eine Verbindung bestanden haben muss, die dann unterbrochen wurde.

Dem mobilistischen Weltbild stand damals das fixisitische Weltbild entgegen. Dessen Vertreter gingen davon aus, dass die Weltmeere und Kontinente ihre Lage bezüglich des Gradnetzes der Erde nicht (wesentlich) verändert hätten. Nur vertikale Bewegungen werden zur Erklärung der geologischen Feldbefunde herangezogen.

Das bedeutet natürlich auch, dass die von Wegener aufgeführten Beobachtungen fixistisch erklärt werden müssen. Besonders in Bezug auf die bekannte Glossopteris Flora nahmen die Vertreter des fixistischen Weltbildes Landbrücken an, die im Laufe der Erdgeschichte aufgetaucht und wieder versunken waren.

Bereits im 19. Jahrhundert hatte man nämlich erkannt, dass einige Gebiete des Festlandes sich hoben und senkten. So beschrieb bereits W.F.A. Zimmermann in einer populären Darstellung von 1855 die Hebung des baltischen Schildes und der Küste von Chile. Nicht zuletzt der Serapis Tempel von Pozzuoli in Italien galt als Musterbeispiel für die Bewegungen der Erdkruste. Sowohl Charles Lyell als auch Georges Cuvier hatten die Gegend besucht und erkannt, dass der Tempel im Laufe der Jahrhunderte unter den Meeresspiegel absank, um dann wieder als trockenes Festland zu erscheinen. Es wurde angenommen, dass sich die Kruste in mehr oder weniger regelmäßigen Zeiträumen hob und senkte und somit die ehemaligen Meere zu Festländern und die trockenen Festländer zu Ozeanen wurden. Nicht unerwähnt soll hier bleiben, dass in dieser Vorstellung auch ein klein wenig der Gedanke an die biblische Sintflut einging, besonders bei den frühen katastrophistischen Vorstellungen. Das aber hat zur Konsequenz, dass teilweise riesige kontinentale Landmassen in ozeanischen Boden umgewandelt worden wären. Eine Vorstellung, mit der nicht nur Wegener seine Probleme hatte. Schon 1930 lehnte der Geochemiker Wladimir Vernadsky die Vorstellung von versunkener kontinentaler Kruste ab und erkannte die Beschaffenheit der ozeanischen Kruste.

Wegener ging in seiner Theorie von einem Dichteunterschied der ozeanischen und der kontinentalen Kruste aus. Das dichtere Material der Ozeanböden sollte sich auch unter den Kontinenten erstrecken. Die Kontinente selber sollten auf dem dichteren Material regelrecht "schwimmen", das sich dabei wie eine extrem zähe Flüssigkeit verhalten würde. Gebirge wären daher Auffaltungen an den vorderen Rändern dieser langsam treibenden kontinentalen Schollen. So konnte diese Theorie auch Gebirge im Inneren heutiger Kontinente wie den Ural oder Himalaja erklären, indem sie diese als Spuren von Kollisionen kontinentaler Schollen interpretierte. Das war ein deutlicher Vorteil gegenüber den damals vorherrschenden Kontraktionshypothesen. Als treibende Kräfte vermeinte Wegener die "Polflucht" und eine relative Westdrift infolge der Gezeiten auszumachen, die ja nicht nur auf die Wassermassen der Erde wirken, sondern auch auf die Erdkruste. Dazu kamen noch Wirkungen der Verlagerung der Erdachse (Präzession) und die Polwanderung.

Wegeners Theorie eröffnete eine elegante Möglichkeit, auch Gebirge im Inneren von Kontinenten zu erklären. So konnte der von der Erosion schon stark betroffene Ural als ein Ergebnis eines Zusammenstoßes von zwei Kontinenten gedeutet werden, der schon relativ lange Zeit zurücklag. Bei dem tektonisch aktiven Himalaja hingegen war die Kollision erst vor vergleichsweise kurzer Zeit erfolgt. Das war ein deutlicher Vorteil gegenüber den damals vorherrschenden Kontraktionshypothesen.

Doch so einleuchtend uns die Sache heute erscheinen mag, seine Zeitgenossen konnte Alfred Wegener nicht überzeugen. Zu den damaligen Gegnern der Kontinentalverschiebungstheorie zählten unter anderen Otto Ampferer, obwohl seine Theorie von der Unterströmung letztendlich mit zur Weiterentwicklung der Theorie beitrug. Auch Albrecht Penck, Walter Penck sowie Hans Stille als Fixist waren unter den entschiedenen Gegnern.

Das Hauptprobleme für Wegeners Theorie war, dass die von ihm vorgeschlagenen Antriebskräfte als zu schwach angesehen wurde. Daher hatten viele Geologen damals Große Probleme mit der Vorstellung von durch den Ozeanboden pflügenden Kontinenten.

Eine der Ursachen, das die Theorie der Kontinentalverschiebung zumindest im deutschen Sprachraum lange Zeit als "abwegig" und "nicht ganz ernstzunehmend" betrachtet wurde, war sicher Hans Stille. Dieser entschiedene Gegner jeglicher mobilistischen Ideen lehrte von 1932 bis 1950 an der Berliner Universität und wurde nach dem 2. Weltkrieg außerdem zum Präsidenten der Deutschen Akademie der Wissenschaften gewählt. Noch lange vertrat er die Ansicht, dass sich die beobachteten Phänomene mit der Kontraktionstheorie erklären ließen und n dieser Zeit gab es kaum ein Lehrbuch, das nicht seine Ansichten vertrat.

Außerdem existierte zwischen Nord- und Südamerika mit der Landenge von Panama geradezu ein Paradebeispiel der Landbrückenthese. Wurde hier nicht vor Augen geführt, wie sich Landbrücken bilden und welche Auswirkungen sie auf die Lebewelt haben konnten?

Wegener stand aber nicht völlig alleine gegen das damalige geologische Establishment. So hatte beispielsweise Taylor 1910 eine ähnliche Theorie. Er erkannte durch Untersuchungen an den Küsten Grönlands und Kanadas, das es hier zu Brüchen in der Erdkruste gekommen sein musste und die Baffinbay ein Rift darstellt. Diese Beobachtung verallgemeinerte er und meinte, das sich die Kontinente auseinander und von den Polen weg bewegten. Die Ähnlichkeit zu Wegener war so groß, das die Amerikaner sie die Taylor-Wegenersche Theorie nannten.

Und es gab auch Befürworter. Unter ihnen waren unter anderen Serge von Bubnoff, der sie in seinem Werk auch vertrat und der Schweizer Geologe Emile Argand. Dieser nahm die Ideen Wegeners auf und versuchte die komplizierten Strukturen des Himalaya aus der neuen mobilistischen Sicht zu klären. Dabei vermutete Argand, das sich der indische Subkontinent unter Asien schob und den Himalaja hochdrückte. In seinem Werk über die asiatischen Gebirge diskutierte er auch die Wegener´sche Drifttheorie und die Kontraktionstheorie. Dabei kam er zu der Auffassung, das bei beweglichen Kontinenten viele Geländebefunde besser zu erklären sind und das die mobilistische Theorie auch mit der klassischen Tektonik vereinbar ist.

Ein weiterer großer Unterstützer von Wegeners mobilistischer Theorie war der südafrikanische Geologe Alexander du Toit. Bei Vergleichen südamerikanischer Gesteine mit denen seiner südafrikanischen Heimat fand er viele Übereinstimmungen, die mit den damals vorherrschenden fixistischen Theorien nur unzureichend erklärt werden konnten. Er postulierte allerdings zwei Urkontinente, Laurasia und Gondwana.

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Die hier farbig dargestellten paläobiogeographischen Verbreitungsgebiete von Cynognathus, Mesosaurus, Glossopteris und Lystrosaurus erlauben die Rekonstruktion von Gondwana und sind damit Belege für die Existenz der Plattentektonik.  TomCatX [Public domain], vom Wikimedia Commons.

Im englischsprachigen Raum war Arthur Holmes wohl einer der bedeutendsten Streiter für die neue Theorie. Als Ursache vermutete er Konvektionsströmungen mit ihren aufsteigenden Strömungen unter kontinentalen Zerrstrukturen und ozeanischen Rücken sowie den absteigenden Strömungen unter Einengungsstrukturen. Diese damals häretischen Ansichten verbreitete Holmes auch in seinem einflussreichen Lehrbuch. Sie zeichnen im wesentlichen schon das Bild der modernen Plattentektonik vor. Durch den frühen Tod des eifrigsten Verfechters der Kontinentaldrift aber, Alfred Wegener starb 1930 auf einer Grönlandexpedition, gelang es dem fixistischen Weltbild sich noch einige Zeit zu behaupten.

Es wurde von einigen Autoren noch der Versuch gemacht, die alten fixistischen Theorien an die immer unvereinbarer werdenden Geländebefunde anzupassen. So wurde von So wurde von Haarmann 1930 die Oszillationstheorie vorgelegt.

Die vielleicht interessanteste Alternative zur Kontinentalverschiebung stellt vielleicht die Idee der expandierenden Erde dar. In den fünfziger Jahren wurde sogar aktiv in diese Richtung geforscht. So beschrieb bereits Lindemann 1927 eine Theorie zur Erdexpansion. Auch Hilgenberg 1933 ließ sich von Wegeners Kontinentalverschiebung zu einer Theorie der Expansion inspirieren. Hier verband sich das fixistische Weltbild mit dem neuen mobilistischen. So sollen die Kontinente ihre Lage bezüglich des Gradnetzes nicht verändert haben.

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Hilgenbergs Globen zur Erdexpansion, von Helge Hilgenberg alias Ninjalakie , Tochter von Ott Christoph Hilgenberg [Public domain], durch Wikimedia Commons

In den fünfziger Jahren vermutete Laszlo Egyed von der Eötvös-Universität in Budapest eine sich ausdehnende Erde. Die Erdausdehnung soll zu einem im Laufe der Erdgeschichte sinkenden Meeresspiegel geführt haben. Als Ursache der Ausdehnung nahm Egyed Phasenumwandlungen an den Grenzen von innerem und äußerem Erdkern sowie zum Erdmantel hin, die alle drei aus dem selben ultrabasischem Material bestehen sollten. Seiner Theorie zufolge sollte die durchschnittliche jährliche Ausdehnung der Erde rund 0,5 mm betragen. Wegen des Gesetzes zur Erhaltung des Drehimpulses sollte sich im Laufe der Erdgeschichte die Rotationsgeschwindigkeit der Erde verringert haben. Messungen von täglichen und jährlichen Wachstumsringen von Korallen haben die Abnahme bestätigt, auch wenn heute die bremsende Wirkung der Gezeiten als Ursache angenommen wird.

Der Hamburger Physiker Pascual Jordan sah in einer Erdausdehnung die natürliche Begleiterscheinung des expandierenden Universums. Vermutlich war es auch Jordan, der zumindest in Deutschland für eine gewisse Popularität der Theorie sorgte, in dem er sie in der Zeitschrift „Bild der Wissenschaft“ veröffentlichte. Außerdem war der Herausgeber der zeitschrift, Heinz Haber, von der Idee angetan und behandelte sie in seinem populärem Buch Buch Unser blauer Planet.

Auch heute noch gibt es vereinzelte Verfechter der Erdazsdehnung, wie der englische Geologe Derek Ager und der französische Paläontologe Martin Pickford (zB. hier). Der mit Sicherheit eindrucksvollste Vertreter dieser Theorie war aber der 2002 verstorbene S. Warren Carey.

Der Druck auf die herrschende Lehrmeinung nahm jedoch in den Jahren nach dem 2. Weltkrieg zu. In dieser Zeit wurden unter anderem die Meeresböden systematisch vermessen, hauptsächlich mit Blick auf militärische Zwecke, aber verstärkt auch durch die Suche nach Energierohstoffen. Nach und nach kamen immer mehr Details an das wissenschaftliche Tageslicht. Auch wenn viele schon in mehr oder weniger unzusammenhängender Form bereits bekannt waren. Man entdeckte die weltumspannenden Systeme der ozeanischen Rücken und erkannte, das sie mit Regionen verstärkter Bebentätigkeit gut korrelierten. Als dann auch noch magnetometrische Untersuchungen der Meeresböden Gesteinsstreifen mit unterschiedlicher Polarität fanden, die mehr oder weniger parallel zu den mittelozeanischen Rücken verliefen, war es fast unmöglich geworden, diese neuen ozeanographischen Funde mit der alten Lehrmeinung in Deckung zu bringen. Es war vielleicht nur eine Frage der Zeit, als die Theorie des sich ausbreitenden Ozeanbodens (sea floor spreading) der fixistischen Sichtweise den letzten, tödlichen Stoss versetzte.

 

Dieses Posting stützt sich auf folgende Veröffentlichungen von mir:

RIES, G. (2005): Plattentektonik - driftende Kontinente und Erdbeben. Wie sich das heutige mobilistische Bild der Erde entwickelte. – Bergbau, 56 (1) S. 8 - 15, Essen.

RIES, G. (2004): Plattentektonik - Entwicklung eines mobilistischen Weltbildes. – Aufschluss 55, Januar/Februar 2004, p. 35-42, Heidelberg.


4 Kommentare zu “Happy Birthday, Kontinentaldrift”

  1. JanG Antworten | Permalink

    Klasse

    Ein toller Artikel, danke dafür. Um ein Haar hätte es auch mich in die Geologie verschlagen, vor allem die Tektonik begeistert mich schon sehr lange (mein Job als Kernphysiker gefällt mir aber auch sehr gut ;-)).

    Eine kleine Anmerkung aber: nach der Aufzählung kommt ein Text ("Dem mobilistischen Weltbild stand damals...") gleich zweimal (oder mein Browser macht Mist). Ansonsten: wieder mal ein sehr guter Text über ein spannendes Thema. Bitte weiter so :-D

  2. Gunnar Antworten | Permalink

    @ JanG

    Danke für das Lob. Der Absatz scheint tatsächlich doppelt zu sein. Das war mir gestern Abend garnicht mehr aufgefallen.

  3. Geoman Antworten | Permalink

    Krustendrehkrankheit und Polschubseuche

    Wirklich schöner informativer und ausgewogener Artikel.

    Man sollte vielleicht noch ergänzen, dass Wegener vom wissenschaftlichen Establishment teilweise aufs Übelste beschimpft und abqualifiziert wurde, zumal dies wissenschaftshistorisch nicht uninteressant bzw lehrreich ist, wenn Grundüberzeugungen in Frage gestellt werden:

    Man bezeichnete die Verschiebungstheorie als »Gedankenspielerei« oder »Phantasiegebilde, welche wie eine Seifenblase zergehen musste. Ein Wiener Klimaforscher reagierte noch heftiger und sprach von »Fieberfantasien der von Krustendrehkrankheit und Polschubseuche schwer Befallenen«. Auch die spezialisierte Geologenschaft, die ihr eigenes Forschungsgebiet eifersüchtigst hütete, attackierte ihn, weil er sich erdreistete, sich auf ihr Terrain vorzuwagen. Man legte ihm nahe, doch künftig nicht die Geologie, sondern andere Fachgebiete mit seinen Torheiten aufzusuchen.

  4. caroline@polarität Antworten | Permalink

    Vordenker

    Spannender Artikel. Großes Lob! Schade das Vordenker häufig ausgelacht oder sogar bekämpft werden.

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