Was eine konvergente Grenze ist
Eine konvergente Grenze entsteht dort, wo sich zwei tektonische Platten aufeinander zubewegen. Da die Erde nicht wächst, muss die an mittelozeanischen Rücken gebildete Kruste irgendwo wieder verbraucht werden, und das geschieht an konvergenten Grenzen. Im Modell PB2002 sind etwa 91.900 km der Plattengrenzen konvergent, rund ein Drittel der Gesamtlänge.
Was an der Grenze passiert, hängt davon ab, welche Art von Lithosphäre jede Platte an ihrem Rand trägt. Ozeanische Lithosphäre ist dicht und sinkt bereitwillig ab, sobald sie alt und kalt ist. Kontinentale Lithosphäre ist dick und hat Auftrieb, sie widersetzt sich dem Absinken. Daraus ergeben sich drei Grundkombinationen.
Die drei Arten der Konvergenz
Ozean-Ozean: Inselbögen
Wenn zwei ozeanische Platten konvergieren, taucht die ältere und dichtere unter die andere ab. Die absinkende Platte biegt sich an einem tiefen Tiefseegraben nach unten. Wenn sie etwa 100 km Tiefe erreicht, gibt sie Wasser an den heißen Mantel darüber ab. Das Wasser senkt den Schmelzpunkt dieses Mantelgesteins, Magma steigt auf, und auf der überfahrenden Platte wächst eine gebogene Kette vulkanischer Inseln.
Im Marianengraben, wo die Pazifische Platte unter die Marianen-Platte abtaucht, liegt mit fast 11 km unter dem Meeresspiegel die tiefste Stelle der Ozeane. PB2002 gibt entlang dieser Grenze eine Konvergenz von etwa 6,3 cm pro Jahr an. Weiter südlich taucht die Pazifische Platte am Tongagraben mit bis zu etwa 26 cm pro Jahr unter die Tonga-Platte ab, die schnellste Plattenbewegung im gesamten Modell. Die Alëuten in Alaska und die Kleinen Antillen in der Karibik sind weitere Inselbögen.
Ozean-Kontinent: vulkanische Gebirge
Trifft eine ozeanische Platte auf einen Kontinent, taucht immer die ozeanische Platte ab. Der Tiefseegraben bildet sich direkt vor der Küste, und der Vulkanbogen wächst auf dem Kontinent selbst, wo er eine Kette hoher Vulkangipfel aufbaut.
Die Anden sind das klassische Beispiel. Die Nazca-Platte taucht entlang von etwa 4300 km Subduktionszone unter die Südamerikanische Platte ab und konvergiert laut PB2002 im Mittel mit etwa 7,8 cm pro Jahr. Derselbe Vorgang formte die Kaskadenkette im Nordwesten der USA, wo die kleine Juan-de-Fuca-Platte mit etwa 4,0 cm pro Jahr unter die Nordamerikanische Platte abtaucht. In Mittelamerika sinkt die Kokosplatte unter Nordamerika und die Karibische Platte ab und speist die Vulkane in Mexiko, Guatemala und Nicaragua.
Kontinent-Kontinent: Kollisionsgürtel
Wenn der Ozean zwischen zwei Kontinenten vollständig subduziert ist, treffen die Kontinente selbst aufeinander. Keiner sinkt tief ab, also stapelt sich die Kruste, faltet sich und verdickt sich. Es entsteht ein breiter Gürtel aus Hochgebirgen und Hochebenen mit häufigen Erdbeben, aber wenigen Vulkanen.
Die Indische Platte kollidiert seit Dutzenden Millionen Jahren mit der Eurasischen Platte. PB2002 gibt über ihre Grenze hinweg eine mittlere Konvergenz von etwa 4,7 cm pro Jahr an, der Großteil davon als Kontinentalkollision eingestuft. Die Kollision hat den Himalaya und das Hochland von Tibet aufgetürmt, und der Mount Everest ist mit 8849 m der höchste Punkt der Erde. Weiter westlich drückt die Arabische Platte mit etwa 3,5 cm pro Jahr gegen Eurasien und baut das Zagros-Gebirge in Iran auf. Die Alpen sind auf ähnliche Weise entstanden, als sich Afrika und kleinere Platten Europa näherten.
Merkmale einer Subduktionszone
Tiefseegräben und Akkretionskeile
Ein Tiefseegraben markiert die Linie, an der sich die abtauchende Platte nach unten biegt. Sediment, das von der absinkenden Platte abgeschabt wird, kann sich als Akkretionskeil an der überfahrenden Platte auftürmen, ein wachsender Stapel aus gefaltetem Schlamm und Sand. Wo wenig Sediment ankommt, bleibt der Graben tief und steil.
Vulkanbögen
Die Vulkane eines Bogens liegen in gleichbleibendem Abstand hinter dem Graben, über der Stelle, an der die abtauchende Platte die Tiefe erreicht, in der sie Wasser abgibt. Ihr Magma ist reich an Kieselsäure und Gas, deshalb brechen sie meist explosiv aus. Der Mount St. Helens 1980 und der Pinatubo auf den Philippinen 1991 waren beides Bogenvulkane. Auf der Vulkankarte kannst du Vulkanbögen auf der ganzen Welt vergleichen.
Backarc-Becken
Hinter manchen Vulkanbögen wird die überfahrende Platte nicht gestaucht, sondern gedehnt. Wenn die absinkende Platte zum Ozean hin zurückweicht (Rollback), kann die Platte darüber hinter dem Bogen aufreißen und ein kleines Spreizungsbecken öffnen, ein sogenanntes Backarc-Becken. Der Marianentrog ist das Standardbeispiel. PB2002 behandelt die Kruste östlich davon als eigene Marianen-Platte, die sich im Mittel mit etwa 3,1 cm pro Jahr von der Philippinischen Platte entfernt. Das Japanische Meer hat sich vor Jahrmillionen auf ähnliche Weise geöffnet und die japanischen Inseln vom asiatischen Festland weggetragen.
Benioff-Zonen und Tiefbeben
Erdbeben innerhalb einer abtauchenden Platte zeichnen ihren Weg in den Mantel nach. Im Querschnitt dargestellt bilden sie ein schräg abfallendes Band, die Benioff-Zone, die bis in etwa 700 km Tiefe reichen kann. Das Erdbeben im Ochotskischen Meer 2013 (M8.3) ereignete sich in 598 km Tiefe innerhalb der pazifischen Platte unter der Ochotskischen Platte und gehört zu den stärksten je gemessenen Tiefbeben.
Megabeben an der Megaüberschiebung
Der flache Kontakt zwischen den beiden Platten ist eine riesige Überschiebung, die Megaüberschiebung. Reibung hält sie über Jahrzehnte oder Jahrhunderte verhakt, während sich die Platten weiterbewegen, dann kann sie innerhalb weniger Minuten um Dutzende Meter verrutschen. Das sind die stärksten Erdbeben der Erde, und weil sie den Meeresboden heben oder absenken, lösen sie oft Tsunamis aus.
Jedes Erdbeben der Magnitude 9 oder mehr seit 1900 war ein solches Megaüberschiebungsbeben: Chile 1960 (M9.5), Alaska 1964 (M9.2), Sumatra 2004 (M9.1), Japan 2011 (M9.1) und Kamtschatka 1952 (M9.0). Das Tōhoku-Erdbeben von 2011 brach am Japangraben auf, wo PB2002 für die Pazifische Platte eine Konvergenz von etwa 8,7 cm pro Jahr gegenüber der Ochotskischen Platte angibt. Mehr dazu auf der Erdbebenkarte.
Konvergente Grenzen auf unserer Karte
Konvergente Grenzen erscheinen auf unseren Karten als orangerote Linien. Die meisten umgeben den Pazifik und bilden den Pazifischen Feuerring, ein zweiter Gürtel zieht sich vom Mittelmeer über Iran und den Himalaya bis nach Indonesien. Zum Vergleich mit den anderen Typen siehe divergente Plattengrenzen, Transformgrenzen und den Überblick über alle Plattengrenzen.