Erdaufbau und Plattentektonik: Prozesse und Phänomene

Statisches oder Geochemisches Erdmodell

Die Erde ist eine Struktur aus konzentrischen Schichten, getrennt durch Diskontinuitäten.

Die Schichten der Erde

Die Erdkruste: Aufbau und Typen

Die Kruste ist die äußerste Schicht, getrennt durch die Mohorovičić-Diskontinuität. Sie besteht aus Silikaten, Aluminium (Al), Kalzium (Ca) und Natrium (Na).

• Kontinentale Kruste

  Reicht bis zu 70 km Tiefe. Sie besteht aus magmatischen, metamorphen und sedimentären Gesteinen; Andesit und Granit sind hier häufig zu finden.

• Ozeanische Kruste

  Ist 6 bis 12 km dick und besteht aus Basalten und Gabbros.

Der Erdmantel: Zusammensetzung und Übergänge

Der Mantel liegt zwischen der Mohorovičić- und der Gutenberg-Diskontinuität. Er besteht hauptsächlich aus Peridotiten. Bei etwa 400 km Tiefe tritt die erste Diskontinuität auf, wo kompakter Olivin zu Spinell wird. Bei 670 km Tiefe, der zweiten Diskontinuität, wandelt sich Spinell in Perowskit um.

Der Erdkern: Äußerer und Innerer Bereich

Der Erdkern liegt unterhalb der Gutenberg-Diskontinuität.

• Äußerer Kern

  Ist flüssig und besteht aus Eisen (Fe), Nickel (Ni) und Schwefel (S).

• Innerer Kern

  Ist fest und eine Eisen-Nickel-Legierung.

Plattentektonik: Eine Globale Geologische Theorie

Die Plattentektonik ist eine globale Theorie, die die wichtigsten geologischen Phänomene erklärt. Sie wird durch eine gemeinsame Ursache angetrieben: die Wärmeenergie des Erdinneren, die durch potenzielle Energie unterstützt wird.

Mittelozeanische Rücken: Entstehung neuer Kruste

Mittelozeanische Rücken sind submarine Gebirgszüge mit intensivem unterseeischem Vulkanismus. Hier steigt Magma auf, bildet basaltisches Gestein und schafft neue ozeanische Lithosphäre. Diese Spalten werden als konstruktive Plattengrenzen bezeichnet und sind durch Transformstörungen fragmentiert.

Subduktionszonen: Zerstörung der Ozeankruste

Subduktionszonen werden als destruktive Plattengrenzen bezeichnet, da hier ozeanische Lithosphäre unter eine andere Platte abtaucht und zerstört wird. Sie sind oft langgestreckt, ähnlich den Mittelozeanischen Rücken. Die Benioff-Zone ist der Bereich, in dem die meisten seismischen Herde (Erdbeben) auftreten.

Transformstörungen: Neutrale Plattengrenzen

Transformstörungen sind Plattengrenzen, die als neutral bezeichnet werden. Hier gleiten Platten horizontal aneinander vorbei, was zu seismischer Aktivität führt.

Geologische Phänomene und ihre Ursachen

Erdbeben: Ursachen und Entstehungsorte

Erdbeben entstehen, wenn große Gesteinsmassen in Subduktionszonen, an Mittelozeanischen Rücken und an Transformstörungen kollidieren oder aneinander vorbeigleiten.

Vulkane: Entstehung an Plattengrenzen und Hotspots

Vulkane entstehen an Mittelozeanischen Rücken, in Subduktionszonen und über Hotspots, wo Magma durch Risse an die Oberfläche entweicht.

Gebirgsbildung: Kollision und Faltung von Platten

Die Gebirgsbildung erfolgt, wenn der Druck kollidierender Platten Sedimente, die sich in Subduktionszonen angesammelt haben, zerbricht, faltet und anhebt.

Ozeanbodenspreizung: Wachstum der Ozeane

Die Ozeanbodenspreizung beschreibt, wie ozeanische Lithosphäre kontinuierlich auf beiden Seiten der Mittelozeanischen Rücken neu geschaffen wird, wodurch die Ozeane größer werden.

Kontinentaldrift: Bewegung der Kontinente

Die Kontinentaldrift ist die Bewegung der Kontinente, die Teil der Lithosphärenplatten sind und sich über die Erdoberfläche bewegen.

Mineral- und Ölvorkommen: Einfluss der Plattentektonik

Die Plattentektonik ermöglicht die Lokalisierung von Mineral- und Öllagerstätten.

Vulkanismus: Magmaaufstieg und Gesteinsbildung

Vulkanismus entsteht, wenn Magma aus dem Erdmantel durch Risse an die Oberfläche gelangt. Beim Abkühlen entstehen Gase, geschmolzenes Gestein und Pyroklasten.

Vulkanismus der Ozeanischen Lithosphäre

Intensive vulkanische Aktivität in der ozeanischen Lithosphäre kann zur Bildung von Vulkanketten, Inseln, Atollen und Guyots führen.

• Flutbasalt-Provinzen: Ursprung und Ausdehnung

  Dies sind große Gebiete auf dem Planeten, die von Basaltlava bedeckt sind.

Ausdünnung der Kontinentalen Lithosphäre

Die kontinentale Lithosphäre kann sich ausdünnen und Gräben bilden.

Seismische Aktivität: Erdbeben und ihre Ursachen

Erdbeben entstehen an Mittelozeanischen Rücken, in Subduktionszonen und an Transformstörungen. Sie verursachen heftige Bodenerschütterungen, die zur Zersplitterung des Gesteins in der Tiefe führen.

Seismische Wellen: Entstehung und Typen

Seismische Wellen entstehen im Fokus oder Hypozentrum eines Erdbebens und werden von Seismographen analysiert. Das Epizentrum ist die Fläche direkt über dem Herd.

• Primärwellen (P-Wellen)

  Dies sind Druckwellen, die Gesteine komprimieren und dehnen. Sie sind die ersten, die ankommen, breiten sich schnell aus und können sich durch Flüssigkeiten, Gase und Feststoffe bewegen.

• Sekundärwellen (S-Wellen)

  Dies sind Scherwellen, die sich senkrecht zur Ausbreitungsrichtung auf und ab bewegen. Sie sind die zweiten, die ankommen, und können sich nicht durch Flüssigkeiten oder Gase bewegen.

Oberflächenwellen (L-Wellen)

Nach den P- und S-Wellen treffen die Oberflächenwellen ein. Es gibt zwei Haupttypen: Rayleigh-Wellen (vertikale Bewegung, auf und ab) und Love-Wellen (horizontale Bewegung).

Erdbebenmessung: Richter- und Mercalli-Skala

• Richter-Skala

  Misst die Magnitude eines Erdbebens, also die freigesetzte seismische Energie.

• Mercalli-Skala (MSK)

  Misst die Intensität eines Erdbebens, basierend auf den beobachteten Auswirkungen, von Stufe I bis XII.

Spreizungsrücken: Divergierende Plattengrenzen

Spreizungsrücken sind verantwortlich für die Fragmentierung der Kontinente und die Ausdehnung des Meeresbodens. Sie werden als konstruktive oder divergierende Plattengrenzen bezeichnet.

• Entwicklung von Mittelozeanischen Rücken

  • Stadium der Aufwölbung: Der Magmastrom steigt auf.
  • Junger Rücken: Die Lithosphäre wird dünner.
  • Mittlerer Rücken (z.B. Rotes Meer): Beginnende Ozeanbodenspreizung.
  • Älterer Rücken (z.B. Atlantischer Ozean): Weit fortgeschrittene Ozeanbodenspreizung.

Subduktionszonen: Konvergente Plattengrenzen

Subduktionszonen werden als destruktive oder konvergente Plattengrenzen charakterisiert, da hier ozeanische Lithosphäre zerstört wird, was zu hoher seismischer Aktivität führt.

Subduktionstypen und Orogenese

• Ozeanisch-ozeanische Subduktion

  Wenn ozeanische Lithosphäre unter ozeanische Lithosphäre abtaucht (z.B. Pazifische Platte). Dies führt zur Bildung von Tiefseegräben, Magmaaufstieg und Inselbögen.

• Ozeanisch-kontinentale Subduktion

  Wenn ozeanische Lithosphäre unter kontinentale Lithosphäre abtaucht (z.B. Anden). Dies führt zur Gebirgsbildung.

• Orogenese (Gebirgsbildung)

  Dies sind Gebirgsketten, die sich Hunderte oder Tausende von Meilen entlang konvergenter Plattengrenzen erstrecken.

Der Wilson-Zyklus: Ozeanbecken und Kontinentalbewegung

Der Wilson-Zyklus ist ein evolutionärer Zyklus, der die Öffnung und Schließung von Ozeanbecken sowie die Bewegung der Kontinente im Laufe der Erdgeschichte erklärt.