Erdinneres und Plattentektonik: Methoden und Prozesse

Methoden zur Erforschung des Erdinneren

1. Sonden und Minen: Direkte Untersuchung ist nur bis zu einer Tiefe von ca. 13 km möglich (im Vergleich zum Erdradius von 6371 km).
2. Untersuchung von Gesteinen: Analyse von Gesteinen, die durch natürliche Phänomene wie tiefe Erosion oder Vulkanausbrüche an die Oberfläche gelangt sind.
3. Meteoriten: Liefern Informationsmaterial über das ursprüngliche Sonnensystem und die Entstehung der Erde.
4. Seismische Methoden: Effektive Analyse seismischer Wellen (Vibrationen von Erdbeben), die durch das Erdinnere wandern und Informationen an Seismographen liefern.

Die inneren Schichten der Erde

1. Zusammensetzung und Dichte: Die Schichten sind nach zunehmender Dichte verteilt und durch seismische Diskontinuitäten getrennt.
   • Die Kruste und der Mantel bestehen aus Gestein. Die Kruste ist weniger dicht und reich an Magnesium (Mg) und Silizium (Si).
   • Der Kern besteht hauptsächlich aus Metall (Eisen, Fe).
2. Dynamik und Schichtstruktur:
   • Die Lithosphäre ist die starre Deckschicht, die die gesamte Kruste und einen Teil des oberen Mantels umfasst.
   • Die Asthenosphäre ist der geschmolzene Teil des Mantels.
   • Die Mesosphäre (unterhalb der Asthenosphäre) ist plastisch und dehnbar.
   • Der Kern besteht aus dem geschmolzenen äußeren Kern und dem festen inneren Kern.

Beweise für die Kontinentalverschiebung

1. Paläontologische Beweise: Das Vorkommen gleicher Fossilien von Landorganismen auf weit voneinander entfernten Kontinenten.
2. Geologische und Paläoklimatische Beweise: Die Passform der kontinentalen Küstenlinien und ähnliche paläoklimatische Spuren.
3. Gesteinsgleichheit: Kontinente weisen die gleiche Art von Gestein auf, was auf eine frühere Verbindung hindeutet.

Klassifizierung der Lithosphärenplatten

1. Nach Größe: Es werden 8 große Platten und eine Reihe von Mikroplatten unterschieden.
2. Nach Art der Lithosphäre: Es wird zwischen Kontinentalplatten und ozeanischen Platten unterschieden.

Grundlagen der Plattentektonik

1. Die lithosphärische Platte ist in große Blöcke (Platten) unterteilt, die auf der Oberfläche verteilt sind.
2. Die interne geologische Aktivität (z. B. Erdbeben und Vulkanismus) konzentriert sich an den Grenzen zwischen den Platten.
3. Der Meeresboden wird kontinuierlich erzeugt (an Spreizungszonen) und durch Subduktion zerstört.
4. Die Platten und Kontinente interagieren miteinander: Wenn sich zwei Platten voneinander wegbewegen, werden neue Ozeane erzeugt (Spreizung).

Mechanismen der Plattenbewegung

1. Subduktion: Der Meeresboden biegt sich und sinkt in den Mantel ab. Das Mantelmaterial schmilzt teilweise und speist Vulkane mit Magma.
2. Vulkanismus: Tektonische Prozesse speisen Vulkane mit Magma.

Arten von Plattengrenzen

1. Divergierende Grenzen (Konstruktiv): Zonen, in denen sich Platten auseinanderbewegen, was zur Schaffung neuer ozeanischer Lithosphäre führt.
2. Konvergierende Grenzen (Destruktiv): Zonen, in denen Platten kollidieren (Subduktionszonen), wobei der Meeresboden in den Mantel eingeführt wird.
3. Konservierende Grenzen (Transformstörungen): Frakturen, bei denen zwei Platten seitlich aneinander vorbeigleiten oder reiben, was Erdbeben verursacht.

Modalitäten der Subduktion

1. Subduktion unter kontinentale Lithosphäre (Ozeanisch-Kontinental): Die ozeanische Platte taucht unter den Rand eines Kontinents ab. Kompression führt zur Bildung eines Gebirgskamms und zu Vulkanismus am Kontinentalrand.
2. Subduktion unter ozeanische Lithosphäre (Ozeanisch-Ozeanisch): Verursacht einen Bogen von vulkanischen Inseln (Inselbogen) auf der überfahrenden Platte.

Der Wilson-Zyklus

Der Wilson-Zyklus, benannt nach J. Tuzo Wilson, beschreibt die wiederkehrende Öffnung und Schließung von Ozeanbecken und die damit verbundene Zerteilung und Wiedervereinigung der Kontinente im Laufe der Erdgeschichte.

1. Öffnung des Ozeans und kontinentale Auflösung: Ein Rift Valley (Grabenbruch) entsteht als tiefe Furche, durch die Magma aufsteigt. Der Boden des Grabenbruchs wird oft von Seen eingenommen. Setzt sich der Prozess fort, zerbricht der Kontinent in zwei Teile.
2. Schließung des Ozeans (Subduktion): Mit zunehmender Entfernung vom mittelozeanischen Rücken wird die ozeanische Lithosphäre kälter, dichter und älter. Sie beginnt in den Mantel abzusinken (Subduktion). Das Ozeanbecken beginnt zu schrumpfen, und die Kontinente nähern sich wieder an.
3. Kollision (Kontinent-Kontinent): Beim Zusammenstoß treffen die kontinentalen Ränder aufeinander. Die dort abgelagerten Sedimente werden gefaltet und deformiert. Da die kontinentale Lithosphäre dicker und leichter ist als die ozeanische, findet keine weitere Subduktion statt. Die Geschwindigkeit der Plattenannäherung wird bis zum Stillstand reduziert. Durch die Faltung und Deformation der Sedimente entsteht ein interkontinentales Gebirge.