Erdschichten, Gesteinskreislauf & Plattentektonik

Hutton und geologische Beobachtungen

Hutton: Es schien, dass keine Erhebung unverändert war. Er leitete dies ab, indem er die Flusssedimente untersuchte. Prozesse liefen auch über q Millionen von Jahren ab.

Gesteinskreislauf (Cycle of rocks)

Sedimente sind mit Sedimenten verbunden und werden wiederum durch geologische Agenten verändert.

Folgende Vorgänge beschreiben den Kreislauf:

• Grundstück: Verwitterung und Umwandlung in Sedimente.
• Transport: Ablagerung der Sedimente durch Wasser, Wind oder Eis.
• Diagenese: Umwandlung von Sedimenten in Sedimentgestein durch Druck und Temperatur.
• Metamorphose: Veränderungen der Gesteine unter veränderten Druck- und Temperaturbedingungen (metamorphe Gesteine).
• Magmatismus: Schmelze von Gesteinen, Bildung von magmatischen Gesteinen.

Kruste: Änderungen in der Materialforschung

Innere Kruste: Materialien, die in die Tiefe gedrückt werden, erfahren rasche Zunahme von Druck und Temperatur. Die Temperatur steigt typischerweise um etwa 3 °C pro 100 m Tiefe. Kompression und Entspannung führen zu Komprimierung und Dehnung des Krustenmaterials.

Geothermie und frühe Erde

Geothermische Energie: Temperaturanstieg im Inneren der Erde durch Restwärme. Vor etwa 4 000 Millionen Jahren war die Erde starken Prozessen ausgesetzt: Einschläge von Meteoriten, Zerfall radioaktiver Elemente und Entmischung dichter Materialien.

Schichten der Erde

Als die Erde warm war, ordneten sich die Materialien nach Dichte:

• Kern (hauptsächlich Eisen),
• Mantel (dichtes Gesteinsmaterial),
• Kruste (feste, relativ dünne Gesteinsschicht),
• Atmosphäre (Gasgemisch),
• Hydrosphäre und Ozeane (Wasser).

Kruste (Escorça)

Kruste: dünne Gesteinsschicht.

• Kontinental: 30 bis 70 km dick, besteht aus Granit, bedeckt mit sedimentären Gesteinen und Sedimenten.
• Ozeanisch: ca. 10 km dick, besteht aus Basalt und Gabbro (ozeanische Kruste).

Mantel

Mantel: Gesteinsschicht unter der Kruste, reicht bis etwa 2900 km Tiefe; hauptsächlich Peridotit. Man unterscheidet oberen und unteren Mantel.

Kern (Nucleus)

Kern: metallisch zusammengesetzt (etwa 85 % Eisen, 5 % Nickel, 10 % sonstige Elemente). Unterschieden in äußeren (flüssig) und inneren (festen) Kern.

Seismische Übergänge

Seismische Untersuchungen identifizieren Trennflächen zwischen den Schichten der Erde (Discontinuities). Typische Übergänge sind:

• Mohorovičić: zwischen Kruste und Mantel (Moho).
• Repetti: Übergang zwischen oberem und unterem Mantel (m. superior trennt m. inferior).
• Gutenberg: Trennung zwischen äußerem Mantel und Kern.
• Lehmann: Abgrenzung zwischen äußerem und innerem Kern.

Lithosphäre

Lithosphäre: der äußere, feste Teil des oberen Mantels zusammen mit der Kruste. Bestehend aus litosphärischen Plattenfragmenten.

Dickeangaben (typische Werte):

• Kontinental: variabel, oft bis mehrere 100 km (z. B. 100–300 km in Gebirgen und kontinentalen Bereichen).
• Ozeanisch: dünner, z. B. 5–100 km, ältere Bereiche sind dicker als junge ozeanische Kruste.

Alfred Wegener und Isostasie

Alfred Wegener: Theorie der Kontinentalverschiebung: Kontinente konnten sich bewegen. Vor etwa 300 Millionen Jahren waren die Kontinente vereint in Pangaea.

Asthenosphäre: Bezeichnete eine weichere Schicht des oberen Mantels (Begriff u. a. von Joseph Barrell). Sie erlaubt vertikale Bewegungen, z. B. das Absinken unter Last und die Hebung bei Entlastung. Dieser Ausgleichsvorgang wird Isostasie genannt.

Meeresbodenausbreitung und Konvektion

Meeresbodenausbreitung: Seit den 1960er Jahren ist bekannt, dass der Meeresboden aus Basalt (vulkanisches Gestein) besteht und sich an mittelozeanischen Rücken bildet. Harry Hess (1962) schlug vor, dass sich der Ozeanboden ausdehnt. Der Basalt des Meeresbodens war jünger am Rücken und älter, je weiter er entfernt ist.

Die Geschwindigkeit der Ausbreitung beträgt typischerweise wenige Millimeter bis Zentimeter pro Jahr. Q seismische Studien zeigten, dass nicht die Kruste, sondern die Lithosphäre von Konvektionsströmen angetrieben wird (Arthur Holmes, 1929).

Magnetstreifen des Meeresbodens

Im 20. Jahrhundert wurde erkannt, dass das Erdmagnetfeld instabil ist und seine Polarität von Zeit zu Zeit umkehrt. Die Umkehrungen des magnetischen Feldes sind in vulkanischen Gesteinen (z. B. Magnetit) als magnetische Streifen konserviert. Wenn Lava erstarrt, richten sich Magnetitkristalle nach dem damals herrschenden Nord-Süd-Magnetfeld.

Fred Vine und Drummond Matthews veröffentlichten die Messungen der paläomagnetischen Streifen und lieferten damit entscheidende Belege für die Plattentektonik. Theorien, die von einem starren, unbeweglichen Erdmantel (Fixisten) ausgingen, wurden widerlegt.

Benioff-Zonen und seismische Muster (TP)

TP: PLAN Benioff: Benioff-Zonen sind subduktionsbedingte Erdbebenzonen. Die Lage der Erdbebenherde zeigt, dass flache Erdbeben nahe der Küste und tiefere Erdbeben weiter landeinwärts auftreten. Gebirgsketten entstehen häufig durch die Kollision von Platten.

Litosphärische Platten

Litosphärische Platten bestehen aus Kruste plus oberem Mantel (mantell.sup). Beispiele:

• Ozeanische Lithosphäre: meist basaltisches, dichtes Gestein; bewegt durch Konvektion.
• Kontinentale Lithosphäre: überwiegend granitische, vulkanische, metamorphe und sedimentäre Gesteine; weniger dicht.
• Gemischte Platten: Platten mit sowohl ozeanischer als auch kontinentaler Kruste.
• Microplatten: kleine, bewegliche Fragmente lithosphärischer Platten.

Arten von Plattenrändern und Bewegungen

Die Bewegungen der Platten erzeugen unterschiedliche Randtypen mit charakteristischen Prozessen:

• Divergente Ränder (abweisend): Erzeugen konstruktive Ränder, neue ozeanische Lithosphäre entsteht, intensive Vulkanaktivität und Meeresbodenausbreitung.
• Konvergente Ränder (variant/destruktiv): Ein Subduktionsrand zerstört ozeanische Lithosphäre; es gibt starke Seismizität und Vulkanismus.
• Kollision: Kollision von kontinentalen Platten führt zu Gebirgsbildung und intensiver Seismizität.
• Transform-/Schergrenzen (shearing): Seitliche Verschiebungen, meist starke, aber begrenzte Seismizität entlang der Grenzlinien; passive Ränder können geringe Aktivität aufweisen.

Hinweis: In diesem Text wurden fachliche Begriffe und originale Kürzel (z. B. q, TP, plaq.) beibehalten und grammatisch angepasst, um den ursprünglichen Inhalt vollständig zu erhalten und gleichzeitig Rechtschreibung, Grammatik und Groß-/Kleinschreibung zu korrigieren.