Die Erdgeologie: Schichten, Wärme und Plattentektonik

Oberflächenwellen

Oberflächenwellen sind Erdbebenwellen, die sich nur entlang der Erdoberfläche ausbreiten und keine Informationen aus dem Erdinneren liefern. Sie entstehen vor allem bei Erdbeben. P-Wellen (Primärwellen) reisen schneller als S-Wellen und durchqueren auch dichtere Materialien.

Die Schichten der Erde

Der Aufbau der Erde wird in statische und dynamische Schichten unterteilt.

Statische Schichten

• Mohorovičić-Diskontinuität (Moho): Trennt die Erdkruste vom Erdmantel.
• Gutenberg-Diskontinuität: Trennt den Erdmantel vom äußeren Erdkern, der flüssig ist.

Dynamische Schichten

1. Lithosphäre: Die äußere, starre Schicht, die die Erdkruste und den obersten Teil des Erdmantels umfasst.
2. Asthenosphäre: Eine darunterliegende, teilweise flüssige Schicht des Erdmantels.

Innere Wärme der Erde

Die Temperatur steigt mit zunehmender Tiefe an. Der geothermische Gradient beträgt etwa 1 °C pro 30 m. Die Wärme stammt aus zwei Hauptquellen:

1. Ursprüngliche Wärme: Bei der Entstehung der Erde aus Gas und Staub wurde Wärme freigesetzt. Diese Wärme gibt die Erde noch heute langsam ab.
2. Radioaktiver Zerfall: Instabile radioaktive Elemente, vor allem in den tieferen Schichten, zerfallen und setzen über Tausende bis Millionen von Jahren große Wärmemengen frei.

Die innere Aktivität der Erde

Die Wärme aus dem Erdinneren wird sehr langsam durch Konvektion nach außen transportiert. Der Erdkern erwärmt das Material des unteren Erdmantels. Dieses steigt auf, kühlt ab und sinkt wieder ab. So entstehen zirkulierende Strömungen, die die Bewegung der Erdplatten antreiben.

Kontinentalverschiebung

Die Theorie der Kontinentalverschiebung besagt, dass sich die Kontinente im Laufe der Zeit verschoben haben. Vor etwa 200 Millionen Jahren waren alle Landmassen in einem Superkontinent namens Pangaea vereint, der von dem Ozean Panthalassa umgeben war. Später zerbrach dieser Kontinent, und die Fragmente begannen sich voneinander zu entfernen.

Belege für die Kontinentalverschiebung

• Geografische Belege: Die Westküste Afrikas und die Ostküste Südamerikas passen wie Puzzleteile zusammen.
• Paläontologische Belege: Fossilien gleicher Tier- und Pflanzenarten finden sich auf heute weit voneinander entfernten Kontinenten.
• Geologische Belege: Gesteinsformationen und Gebirgsketten setzen sich auf verschiedenen Kontinenten fort.
• Paläoklimatische Belege: Sedimente in der Antarktis, die heute von Eis bedeckt ist, enthalten Fossilien tropischer Organismen. Das zeigt, dass sich der Kontinent einst in einer wärmeren Klimazone befand.

Die Plattentektonik

Die Theorie der Plattentektonik erklärt, dass die Lithosphäre in mehrere große Fragmente, die sogenannten Platten, unterteilt ist. Entlang der ozeanischen Rücken steigt ständig flüssige Lava auf, erstarrt und bildet neuen ozeanischen Boden. Dadurch entfernen sich die Platten voneinander.

Plattengrenzen

1. Divergierende Grenzen: Hier entfernen sich die Platten voneinander, zum Beispiel an den ozeanischen Rücken. Neues Material steigt aus dem Erdinneren auf und verfestigt sich.
2. Konvergierende Grenzen: Hier bewegen sich die Platten aufeinander zu. Eine Platte taucht unter die andere ab. Dieser Vorgang heißt Subduktion, und dabei wird Lithosphäre zerstört. Meist taucht die dichtere ozeanische Platte unter die leichtere kontinentale Platte.
3. Passive (transforme) Grenzen: Hier gleiten die Platten parallel aneinander vorbei. Es entsteht weder neue Lithosphäre noch wird sie zerstört. Zwischen den Platten bilden sich Reibungszonen, an denen es häufig zu Erdbeben kommt.

Gebirgsbildung

• Pericontinentale Kordillere: Entsteht, wenn eine ozeanische Platte auf eine kontinentale Platte trifft und unter sie abtaucht. Es bildet sich ein Gebirge am Kontinentalrand.
• Kontinentale Kollision: Stoßen zwei kontinentale Platten zusammen, werden die Gesteinsschichten gefaltet und zu hohen Gebirgen aufgetürmt, zum Beispiel bei der Faltung der Gesteinsschichten. Brechen die Materialien nicht, entstehen Verwerfungen (Störungen), an denen sich die Gesteinsschichten gegeneinander verschieben.

Vulkanismus, Erdbeben und Plattentektonik

Die Theorie erklärt die Verteilung von Vulkanen und Erdbeben. Die meisten Vulkane und Erdbeben treten an den Plattengrenzen auf:

• Mittelozeanische Rücken: Hier ist die vulkanische Aktivität sehr intensiv, die Lava ist jedoch meist sehr flüssig und verursacht daher keine großen Explosionen.
• Konvergente und destruktive Grenzen: Hier kommt es zu besonders starken Explosionen und Erdbeben.

Wichtige Vulkan- und Erdbebengebiete

1. Der Pazifische Feuerring (Circum-Pazifischer Gürtel): Ein Gürtel aus Vulkanen und Erdbebenzonen, der den Pazifischen Ozean umgibt.
2. Der Alpid-Himalaya-Gürtel: Erstreckt sich im südlichen Mittelmeerraum und verläuft entlang der Grenze zwischen der afrikanischen und der eurasischen Platte. Diese Platten stoßen nicht frontal aufeinander, weshalb Erdbeben in der westlichen Region seltener sind.

Die tektonischen Platten

Die Erde besteht aus folgenden großen Platten: Pazifische Platte, Nazca-Platte, Nordamerikanische Platte, Südamerikanische Platte, Antarktische Platte, Afrikanische Platte, Eurasische Platte, Indoaustralische Platte, Philippinische Platte und Kokos-Platte.