Oorzaken van tektoniek

Doordat er hitte in het binnenste van de Aarde ontstaat door radioactief verval, zijn er convectiestromen in de aardmantel. Deze convectiestromen zijn de motor van de platentektoniek omdat de hitte vanuit het binnenste van de Aarde een uitweg zoekt naar buiten. De stroming in de aardmantel gaat in meerdere zogenaamde cellen naar boven, opzij, en dan weer de diepte in. De aardplaten bewegen mee met die stroming in de aardmantel. Doordat de aardplaten continu in beweging zijn, en ook processen in de aardmantel krachten uitoefenen op de aardkorst, is er op veel plekken mechanische spanning aanwezig in de aardkorst. Dit kan zowel compressieve, schuifspanning als rekspanning zijn. Deze spanning zorgt voor deformatie van gesteenten in de aardkorst.

Rekspanning veroorzaakt bijvoorbeeld door breukvorming, slenken en afschuivingen. Compressie veroorzaakt in eerste instantie opschuivende breuken en plooien. Als dit proces doorgaat kunnen er door orogenese gebergten ontstaan. Schuifspanning zorgt voor horizontaal verschuivende breuken. Als de breuklijn niet helemaal recht is kunnen zogenaamde pull-apart bekkens ontstaan langs de breuklijn. Doordat de breuklijn niet regelmatig is ontstaan er bekkens bij de bochten in de breuklijn. Een voorbeeld hiervan is bijvoorbeeld de Dode Zee bij Jordanië. Bij lage druk en temperatuur is de vervorming bros en ontstaan er breuken in het gesteente. Bij hogere druk en temperatuur is de vervorming plastisch en kunnen zelfs harde gesteenten zonder te breken geplooid worden.

Een anticlinale plooi bij Imilchil, Marokko. Plooien zijn het gevolg van compressieve druk in het gesteente.

Aardplaten en plaatgrenzen

Platentektoniek is de theorie dat beweging van aardplaten over de Aarde verklaart. Deze theorie is pas in 1960 geaccepteerd door de wetenschappelijke gemeenschap. De aardkorst is verdeeld in aardplaten ofwel schollen. Er zijn zowel continentale als oceanische aardplaten. De schollen aardkorst 'drijven' als het ware op de onderliggende plastische aardmantel. De beweging van de aardplaten wordt veroorzaakt door convectiestromen door de hitte in de aardmantel. De meeste tektoniek en ook vulkanisme komt bij de plaatgrenzen voor.

De continentale platen zijn lichter dan de oceanische platen. Daardoor zal bij een botsing van deze platen de oceanische plaat door subductie onder de continentale plaat duiken. Op plekken waar subductie van een oceanische plaat plaatsvindt is vaak een diepe trog aanwezig. In botsingszones van aardplaten ontstaan gebergten. Platentektoniek is ook de oorzaak van het voorkomen van het grootste gedeelte van het voorkomen van vulkanisme en aardbevingen op Aarde. Een uitzondering hierop zijn de hotspots.

Op Aarde zijn negen grote platen te onderscheiden, en vele kleinere en microplaten. De beweging van de platen kan oplopen van enkele millimeters per jaar tot 9 centimeter. In de loop van de geologische tijd kunnen hierdoor hele continenten naar een ander deel van de Aarde verschuiven. In het geologische verleden hebben continenten op Aarde meerdere keren aan elkaar vast gezeten en vormden de supercontinenten Gondwana en Pangea.

Bij botsing van twee continentale platen treedt er orogenese op, gebergtevorming. Een goed voorbeeld hiervan is de Himalaya die nu nog steeds hoger wordt door de voortgaande botsing tussen de Indiase plaat en de Euraziatische plaat. Bij spreidingszones in de oceanen ontstaat nieuwe oceanische korst in een zogenaamde Mid Oceanische Rug. Spleetvulkanen zorgen hier voor de vorming van nieuwe oceanische korst.

Opheffing en bekkenvorming

Door langzame veranderingen in de convectiestromen in de aardmantel kan de temperatuur in de aardmantel variëren. Bij het dalen van de temperatuur onder de aardkorst zal de aardkorst dalen en kan er een bekken ontstaan. Bij stijging van de temperatuur ontstaat een opheffingsgebied. Dit proces heeft grote invloed op de sedimentatie en erosie aan het aardoppervlak. Op sommige plekken komen grote hoeveelheden warmte omhoog vanuit de aardmantel. Op deze zogenaamde hotspots komt vaak vulkanisme voor en door de opheffing ook deformatie door tektoniek.

Fjallsárlón ijskap in IJsland. Het grote gewicht van de ijskap kan de aardkorst naar beneden laten bewegen door de isostasie.

Isostasie

Omdat de aardmantel plastisch is drijft de aardkorst (lithosfeer) als het ware op de aardmantel (astenosfeer). Net als met een ijsberg in water zoekt het drijvende gedeelte continu zijn evenwicht. Als de aardkorst zwaarder wordt, zal deze in de loop van de geologische tijd wegzakken en op een dieper niveau op de astenosfeer gaan drijven. Als de aardkorst lichter wordt zal de aardkorst naar boven komen. Erosie en sedimentatie hebben invloed op de isostasie, maar ook bijvoorbeeld de vorming en afsmelten van ijskappen. In het noorden van Zweden komt het land nog steeds langzaam omhoog als gevolg van het afsmelten van een kilometers dikke ijskap na de laatste ijstijd. Ook de aanwezigheid van een gebergte buigt de aardkorst in de omgeving naar beneden door het grote gewicht. In geologisch opzicht is de aardkorst niet stabiel maar beweegt en verandert continu.