Erdinneres erforschen: Methoden, Wellen & Theorien

Indirekte Beobachtungsmethoden des Erdinneren

Da das Erdinnere nicht direkt zugänglich ist, werden indirekte Methoden zur Erforschung seiner Struktur und Zusammensetzung eingesetzt:

• Messungen: Dazu gehören Messungen physikalischer Eigenschaften des Planeten oder die Untersuchung von Gesteinen, die angeblich mit denen des tiefen Erdinneren vergleichbar sind.
• Laborversuche: Es werden Versuche unternommen, die extremen Bedingungen im Erdinneren (Druck, Temperatur) im Labor zu reproduzieren.
• Erforschung mittels seismischer Wellen: Diese Methode liefert die umfassendsten Daten über die Struktur und Zusammensetzung des Erdinneren.

Seismische Wellen im Detail

Seismische Wellen sind Energieschwingungen, die sich durch die Erde ausbreiten. Man unterscheidet hauptsächlich drei Typen:

• P-Wellen (Primärwellen): Diese Kompressionswellen komprimieren und dehnen das Material in Ausbreitungsrichtung. Sie sind die schnellsten seismischen Wellen und bewegen sich mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 5,5 bis 13,5 km/s. P-Wellen können sich durch Feststoffe und Flüssigkeiten ausbreiten.
• S-Wellen (Sekundärwellen): Diese Scherwellen verformen Materialpartikel quer, d.h. senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Ihre Geschwindigkeit beträgt etwa 4 bis 8 km/s. S-Wellen können sich nur durch feste Materialien ausbreiten, nicht durch Flüssigkeiten.
• Oberflächenwellen: Sie sind die langsamsten seismischen Wellen. Sie entstehen, wenn P- und S-Wellen die Erdoberfläche erreichen, und breiten sich ausschließlich entlang dieser aus. Oberflächenwellen verursachen die größten Zerstörungen bei Erdbeben und durchdringen das Erdinnere nicht.

Erdbeben und die Aufzeichnung seismischer Aktivität

Erdbeben sind plötzliche Freisetzungen von Energie in der Erdkruste, die seismische Wellen erzeugen.

• Seismische Wellen: Diese Energieschwingungen breiten sich vom Entstehungspunkt (Hypozentrum) in alle Richtungen aus und können den gesamten Planeten durchqueren. Sie liefern wichtige Daten über die innere Struktur der Erde.
• Aufzeichnung von Veränderungen: Seismische Wellen werden mit speziellen Messgeräten, den Seismographen, aufgezeichnet. Die Wellenaufzeichnung wird in einem Diagramm, dem Seismogramm, dargestellt.

Die innere Struktur der Erde: Bruchstellen (Diskordanzen)

Die Analyse seismischer Wellen zeigt plötzliche Geschwindigkeitsänderungen, sogenannte Bruchstellen oder Diskordanzen. Diese weisen darauf hin, dass die Erde eine mehrschichtige Struktur hat. Die drei großen Erdschichten sind:

• Der Erdkern
• Der Erdmantel
• Die Erdkruste

Wichtige geologische Theorien

Die Geologie hat verschiedene Theorien entwickelt, um die Prozesse und die Entwicklung der Erde zu erklären:

• Plattentektonik: Diese fundamentale Theorie erklärt Phänomene wie die Entstehung von Gebirgen, die Bildung von Vulkanen und Erdbeben sowie die Verteilung von Bodenschätzen. Um 1960 begann sich die Theorie der Plattentektonik zu entwickeln, und es wurden umfangreiche Beweise zu ihrer Unterstützung erbracht.
• Katastrophismus: Diese ältere Theorie besagt, dass die Erdoberfläche und ihre Reliefs durch plötzliche, kurzzeitige und katastrophale Ereignisse geformt wurden.
• Aktualismus (Uniformitarismus): Diese Theorie, oft auch als Uniformitarismus bezeichnet, besagt, dass die gegenwärtigen geologischen Prozesse, ihre Geschwindigkeiten und die Gesetze, die sie steuern, dieselben sind wie in der geologischen Vergangenheit. Die planetaren Bedingungen haben sich trotz der Veränderungen, die sie erfahren, nicht grundlegend geändert.